電磁調(diào)速閥控制液壓油缸驅(qū)動(dòng)切削裝置的設(shè)計(jì)

譚永娣，石軍

(南京數(shù)控機(jī)床有限公司，江蘇 南京 211100)

電磁調(diào)速閥控制液壓油缸驅(qū)動(dòng)切削裝置的設(shè)計(jì)

譚永娣，石軍

(南京數(shù)控機(jī)床有限公司，江蘇 南京 211100)

摘要：設(shè)計(jì)了一種切削裝置，它由電磁調(diào)速閥控制液壓油缸,驅(qū)動(dòng)安裝在滑動(dòng)拖板上的割斷刀夾從快速進(jìn)給轉(zhuǎn)換為工進(jìn)切削，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)軸缸套類零件的兩側(cè)端面的同時(shí)切削加工或割槽。

關(guān)鍵詞：電磁調(diào)速閥控制；液壓油缸驅(qū)動(dòng)；快速進(jìn)給；工進(jìn)切削；行程定位

Design of Cutting Device Drived by Hydraulic Cylinder Controlled

by Solenoid Flow Control Valve

TAN Yongdi, SHI Jun

(Nanjing CNC Machine Tool Co., Ltd., Nanjing 211100, China)

Abstract:This paper designs a cutting device derived by hydraulic cylinder controlled by solenoid flow control valve, the cutter is installed on the sliding pallet. Its rapid feed speed is converted into work feed speed to perform the cutting off or cutting slots of both ends of the long axis cylinder parts at the same time.

Keywords:solenoid-controlled flow valve control; hydrocylinder drive; rapid feed; work feed of cutting; stroke postitioning

0引言

長(zhǎng)軸缸套類零件的毛坯外徑切削余量多，粗加工切削量大，一般廠家用普車進(jìn)行加工，加工時(shí)間長(zhǎng)，效率低且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。我公司研發(fā)設(shè)計(jì)出一種強(qiáng)力切削數(shù)控車床[1]，通過伺服電機(jī)及液壓油缸驅(qū)動(dòng)上下幾個(gè)刀夾，即多刀同時(shí)加工零件外徑及兩側(cè)端面或割槽，大大提高工作效率，一臺(tái)機(jī)床可完成三、四臺(tái)普車的工作量。該切屑裝置是這臺(tái)強(qiáng)力切削數(shù)控車床的一個(gè)主要功能部件。

1總體方案

切屑裝置是由電磁調(diào)速閥控制液壓油缸推動(dòng)縱向排刀的幾個(gè)刀夾同時(shí)加工的切屑裝置[2]。如圖1所示。公司的專用臥式數(shù)控車床為斜床身機(jī)床，在對(duì)長(zhǎng)軸缸套類零件的外形粗加工時(shí)，零件用專用夾具裝夾在機(jī)床主軸上，零件尾部用尾架頂尖頂住，零件上方設(shè)有幾把車削刀夾，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)同時(shí)進(jìn)行外形車削。零件下方則安裝該切削裝置，由電磁調(diào)速閥控制液壓油缸驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)拖板在下箱體上向上滑動(dòng)，使縱向安裝在滑動(dòng)拖板上的兩個(gè)下割斷刀夾由快進(jìn)轉(zhuǎn)換為工進(jìn)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)軸缸套類零件的兩側(cè)端面的同時(shí)切削加工或割槽[2]。因機(jī)床需要驅(qū)動(dòng)的軸系較多，為排屑方便，斜床身的零件下方空間受限制，該切屑裝置采用液壓油缸驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。切削力及切削進(jìn)給速度均可調(diào)整，以滿足切削要求。下割斷刀夾在滑動(dòng)拖板上的縱向位置可任意布置，以滿足各種長(zhǎng)度的零件端面切削加工要求。

圖1　切削裝置的總體設(shè)計(jì)方案

2液壓控制機(jī)構(gòu)

切屑裝置的液壓控制系統(tǒng)[3]由液壓泵站a提供動(dòng)力源，經(jīng)過液壓閥控制，驅(qū)動(dòng)下割斷刀夾對(duì)零件的兩側(cè)端面同時(shí)切削加工。液壓控制閥包括減壓閥b控制整個(gè)油路的壓力，即調(diào)整切屑力大??；電磁換向閥c控制液壓油缸f的活塞前進(jìn)與后退，即下割斷刀夾的切削與退刀；電動(dòng)單向調(diào)速閥d，實(shí)現(xiàn)下割斷刀夾快速進(jìn)給與工進(jìn)切削的切換，且工進(jìn)切削的速度可以調(diào)節(jié)；節(jié)流閥e控制下割斷刀夾的快速前進(jìn)與后退的速度。液壓控制系統(tǒng)原理如圖2所示。

圖2　液壓控制系統(tǒng)

3切削刀夾執(zhí)行機(jī)構(gòu)

切削裝置具體機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3　切削裝置結(jié)構(gòu)圖

下割斷刀夾用T型螺栓安裝在滑動(dòng)拖板上，滑動(dòng)拖板在下箱體上可x向滑動(dòng)，其中下箱體裝在臥式數(shù)控車床的下床身導(dǎo)軌上，根據(jù)零件長(zhǎng)度在機(jī)床的z向可以調(diào)整安裝位置；滑動(dòng)拖板通過連接塊與液壓油缸的活塞桿固定連接。

如圖4所示，液壓油缸則置于下箱體的凹腔中，安裝方式選用中間銷軸型[4]，用兩塊安裝塊將液壓油缸體固定安裝在下箱體上。為了結(jié)構(gòu)緊湊，滑動(dòng)拖板與下箱體之間的滑動(dòng)導(dǎo)軌選用燕尾導(dǎo)軌，斜剎鐵調(diào)整移動(dòng)間隙[5]。液壓油缸活塞桿的驅(qū)動(dòng)，使得滑動(dòng)拖板在下箱體上沿著燕尾導(dǎo)軌能夠上下滑動(dòng)，即下割斷刀夾執(zhí)行切屑運(yùn)動(dòng)與退刀?；瑒?dòng)拖板在z向也有T型槽，刀夾的切屑位置可隨意調(diào)整，可以安裝左右端面下割斷刀夾或切槽刀夾，調(diào)整好各把割斷刀的位置，實(shí)現(xiàn)同時(shí)切屑。

圖4　滑動(dòng)拖板與下箱體的連接方式

4切削行程定位裝置

切削裝置是由液壓油缸驅(qū)動(dòng)的，切削行程需要精確定位。行程定位裝置如圖5所示，滑動(dòng)拖板的側(cè)面安裝著槽板，槽板平行于滑動(dòng)拖板的滑動(dòng)方向，槽板上裝有撞塊1和撞塊2。下箱體的側(cè)面安裝兩個(gè)重疊的行程開關(guān)，根據(jù)零件加工情況可以調(diào)整撞塊1、撞塊2在槽板上的位置?；瑒?dòng)拖板后端兩側(cè)安裝有定位螺桿，下箱體兩側(cè)面安裝有定位塊，可調(diào)整切削行程。切屑加工時(shí)，初始狀態(tài)是切屑刀夾處于遠(yuǎn)離主軸中心狀態(tài)，待零件上料后，液壓泵供油，液壓油缸推動(dòng)滑動(dòng)拖板快速進(jìn)給，撞塊1接觸到行程開關(guān)1，機(jī)床系統(tǒng)獲得信號(hào)使電動(dòng)單向調(diào)速閥工作，液壓油缸緩慢推動(dòng)滑動(dòng)拖板工進(jìn)，切屑加工開始，直到定位螺釘碰到定位塊，完成切屑加工。同時(shí)撞塊2接觸到行程開關(guān)2,機(jī)床系統(tǒng)獲得信號(hào)使電磁換向閥工作，液壓油缸帶動(dòng)滑動(dòng)拖板快速退回，系統(tǒng)程序結(jié)束,完成一個(gè)加工循環(huán)。

圖5　切削行程定位裝置

5切屑力計(jì)算

切削裝置采用液壓油缸驅(qū)動(dòng)，液壓油缸的輸出力必須大于零件端面割斷切削所需的切削力和滑動(dòng)拖板及刀夾產(chǎn)生的重力分力之和。

滑動(dòng)拖板及刀夾的質(zhì)量大約250kg,切削裝置安裝在床身上與水平傾斜60°,則重力分力F1= 250×sin60°×9.8=2127N。

零件端面割斷切削的切寬B為15mm,進(jìn)給量f為0.3mm/r,則割斷所需的主切削力Fz=1.25PfB×9.8=1.25×200×0.3×15×9.8=11025N,P為單位切削力，因一般為兩個(gè)刀夾同時(shí)切削，零件端面割斷切削所需的切削力F2=2Fz=2×11025=22050N。

在零件切削時(shí)，先調(diào)整好兩割斷刀夾在滑動(dòng)拖板上的位置，確定割斷切削的切寬，再根據(jù)需要 調(diào)節(jié)減壓閥改變液壓系統(tǒng)的壓強(qiáng)即液壓油缸的輸出力，最后調(diào)節(jié)電動(dòng)單向調(diào)速閥改變下割斷刀夾的切削進(jìn)給速度即切斷刀的進(jìn)給量。圖6為該切削裝置在專用臥式數(shù)控車床中的應(yīng)用。

圖6　切削裝置在數(shù)控車床中的應(yīng)用

6結(jié)語

在機(jī)床需要多刀同時(shí)切削時(shí)，在不增加系統(tǒng)配置情

況下，用電磁調(diào)速閥控制液壓油缸驅(qū)動(dòng)切削裝置是比較經(jīng)濟(jì)的，且性價(jià)比高。本切削裝置在我公司強(qiáng)力切削數(shù)控車床上使用方便，切削平穩(wěn)，為我公司帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn):

[1] 宋紫薇. 一種強(qiáng)力切削數(shù)控車床：中國(guó)，ZL200910032870.6.[P].2011-01-05.

[2] 譚永娣. 調(diào)速閥控制油缸推進(jìn)式切屑裝置: 中國(guó),ZL200920039165.4.[P].2010-02-10

[3] 徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

[4]油研工業(yè)株式會(huì)社YUKEN液壓機(jī)器[Z]. 日本：油研工業(yè)株式會(huì)社，2011.

[5] 《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》 編寫組. 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，1986.

[6] 石軍，譚永娣. 關(guān)于滾珠絲杠副核心參數(shù)的確定及相關(guān)校核計(jì)算[J]. 機(jī)械制造與自動(dòng)化，2012，41(5)：75-78.

收稿日期：2014-01-21

中圖分類號(hào)：TH137.51

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1671-5276(2015)04-0054-02

作者簡(jiǎn)介：譚永娣(1975-)，女，江蘇南京人，工程師，研究方向?yàn)閿?shù)控機(jī)床研發(fā)。