一種大幅面激光切割機(jī)液壓升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)

洪 超，謝天挺，方 蓉，周運(yùn)生

（江蘇揚(yáng)力數(shù)控機(jī)床有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225127）

近年來(lái)，隨著大幅面光纖激光切割機(jī)技術(shù)的成熟和完善，其應(yīng)用領(lǐng)域得到不斷拓展，該機(jī)型已成為行業(yè)研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。本文結(jié)合我公司最新的ML6020F數(shù)控激光切割機(jī)、ML4020FT板管一體復(fù)合加工數(shù)控激光切割機(jī)的研發(fā)項(xiàng)目，進(jìn)行了升降臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，總結(jié)闡述了大幅面激光切割機(jī)液壓升降系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和使用方法。

1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

大幅面激光切割機(jī)包含上下兩層工作臺(tái)面，該工作臺(tái)面的齒面高度憑借液壓升降臺(tái)系統(tǒng)的升降分別對(duì)接機(jī)身和導(dǎo)軌的高度，使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈條帶動(dòng)其中一個(gè)工作臺(tái)面前后運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)面的交換使用功能。

1.1 單組升降導(dǎo)向方式設(shè)計(jì)

為保證每個(gè)液壓油缸的自由升降，機(jī)械設(shè)計(jì)上將液壓油缸的安裝設(shè)計(jì)為缸體和活塞桿均可自由旋轉(zhuǎn)的方式。同時(shí)設(shè)計(jì)有液壓油缸升降的機(jī)械導(dǎo)向裝置，來(lái)控制升降臺(tái)整體升降運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械定位。其機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中，液壓油缸1為運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元，油缸安裝塊2為可旋轉(zhuǎn)支撐液壓油缸，活塞桿連接塊3為可旋轉(zhuǎn)連接油缸活塞桿，設(shè)計(jì)采用滑動(dòng)摩擦導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向桿4與升降臺(tái)連接塊7之間安裝有滑動(dòng)軸承5，導(dǎo)向底座6用于固定并調(diào)節(jié)導(dǎo)向桿的位置。

1.2 整體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1 液壓油缸升降導(dǎo)向裝置

圖2 液壓升降系統(tǒng)整體機(jī)械結(jié)構(gòu)

液壓升降系統(tǒng)整體機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖2所示，可以看出其共分為前、中、后三組。其中，1-1為第一組的主油缸升降部分，1-2為第一組的副油缸升降部分，依此類(lèi)推，2-1、2-2 為第二組，3-1、3-2 為第三組。三組升降單元在機(jī)械結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)采用鋼型材整體焊接結(jié)構(gòu)，由固定底座和升降平臺(tái)上下兩部分構(gòu)成。

2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

工作臺(tái)面中板材的非對(duì)稱(chēng)放置，重心的偏置會(huì)影響到該液壓升降系統(tǒng)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致其不能平穩(wěn)地升降。本文液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中盡量排除干擾因素，避免偏載對(duì)系統(tǒng)中液壓油缸升降的影響。

2.1 液壓設(shè)計(jì)原理

由于液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠，用它來(lái)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可免去減速裝置，并且沒(méi)有傳動(dòng)間隙，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，因此在本次升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)面的升降功能。設(shè)計(jì)有三組液壓?jiǎn)卧x用了三聯(lián)泵作為液壓油輸出裝置，通過(guò)控制進(jìn)入每組液壓?jiǎn)卧囊簤河土髁肯嗤瑏?lái)實(shí)現(xiàn)每組升降速度的一致性。為控制主副油缸升降速度相同，使用了串聯(lián)液壓油缸的方式，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)六缸的同步升降。液壓設(shè)計(jì)原理如圖3所示，其主要包含溢流閥、單向調(diào)速閥、液控單向閥、電磁換向閥等液壓元器件。

2.2 油缸選型計(jì)算

選取大油缸缸徑d1=50mm，桿徑d2=30mm，計(jì)算出小油缸缸徑d3、桿徑d4。

圖3 液壓原理圖

因?yàn)樾∮透椎墓┯蜑榇笥透滋峁移錇橥缴担?/p>

得

設(shè)小油缸承載壓力為F1，大油缸承載壓力F2，已知 F2=2F1，得

簡(jiǎn)化后

得

2.3 使用調(diào)節(jié)方法

在實(shí)際使用中一般采取以下步驟進(jìn)行調(diào)節(jié)操作：

（1）全套液壓系統(tǒng)裝配完成后，確保油缸未連接升降臺(tái)；

（2）在平衡閥帶電的情況下，執(zhí)行升降，等待5分鐘后關(guān)閉平衡閥，再次執(zhí)行升降，此時(shí)觀察所有油缸是否同步，如果不同步，重復(fù)操作，直到同步為止；

（3）調(diào)節(jié)壓力，將油缸全部升至最頂端，觀察壓力表顯示的壓力值，并分別將三組壓力表的壓力設(shè)定為12MPa；

（4）將油缸和工作臺(tái)連接，執(zhí)行升降，觀察升降臺(tái)運(yùn)動(dòng)情況，如果發(fā)現(xiàn)工作臺(tái)前后不同步，可調(diào)節(jié)液壓站上的單向調(diào)速閥，直到同步為止；

（5）當(dāng)發(fā)現(xiàn)油缸未升至上死點(diǎn)，可將平衡閥打開(kāi)，并執(zhí)行上升命令，直至全部油缸都到達(dá)上死點(diǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于大幅面激光切割機(jī)的液壓升降臺(tái)，介紹了其機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理，給出其油缸選型的計(jì)算方法，提供了整套系統(tǒng)使用調(diào)節(jié)方法。本文可為激光切割機(jī)升降臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定的參考價(jià)值。

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