一種大幅面激光切割機液壓升降系統(tǒng)設計

洪 超，謝天挺，方 蓉，周運生

（江蘇揚力數(shù)控機床有限公司，江蘇 揚州 225127）

近年來，隨著大幅面光纖激光切割機技術的成熟和完善，其應用領域得到不斷拓展，該機型已成為行業(yè)研究和開發(fā)的熱點。本文結合我公司最新的ML6020F數(shù)控激光切割機、ML4020FT板管一體復合加工數(shù)控激光切割機的研發(fā)項目，進行了升降臺的機械結構和液壓系統(tǒng)的設計工作，總結闡述了大幅面激光切割機液壓升降系統(tǒng)的設計要點和使用方法。

1 機械結構設計

大幅面激光切割機包含上下兩層工作臺面，該工作臺面的齒面高度憑借液壓升降臺系統(tǒng)的升降分別對接機身和導軌的高度，使用電機驅(qū)動鏈條帶動其中一個工作臺面前后運動，實現(xiàn)了工作臺面的交換使用功能。

1.1 單組升降導向方式設計

為保證每個液壓油缸的自由升降，機械設計上將液壓油缸的安裝設計為缸體和活塞桿均可自由旋轉(zhuǎn)的方式。同時設計有液壓油缸升降的機械導向裝置，來控制升降臺整體升降運動中的機械定位。其機械結構如圖1所示，其中，液壓油缸1為運動執(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，設計采用滑動摩擦導向裝置，導向桿4與升降臺連接塊7之間安裝有滑動軸承5，導向底座6用于固定并調(diào)節(jié)導向桿的位置。

1.2 整體機械結構設計

圖1 液壓油缸升降導向裝置

圖2 液壓升降系統(tǒng)整體機械結構

液壓升降系統(tǒng)整體機械結構如圖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。三組升降單元在機械結構上設計采用鋼型材整體焊接結構，由固定底座和升降平臺上下兩部分構成。

2 液壓系統(tǒng)設計

工作臺面中板材的非對稱放置，重心的偏置會影響到該液壓升降系統(tǒng)的穩(wěn)定性，導致其不能平穩(wěn)地升降。本文液壓系統(tǒng)設計中盡量排除干擾因素，避免偏載對系統(tǒng)中液壓油缸升降的影響。

2.1 液壓設計原理

由于液壓缸結構簡單、工作可靠，用它來實現(xiàn)往復運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)，因此在本次升降系統(tǒng)設計中采用液壓缸的往復運動實現(xiàn)了工作臺面的升降功能。設計有三組液壓單元，選用了三聯(lián)泵作為液壓油輸出裝置，通過控制進入每組液壓單元的液壓油流量相同，來實現(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。液壓設計原理如圖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 油缸選型計算

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

圖3 液壓原理圖

因為小油缸的供油為大油缸提供，且其為同步升降，所以

得

設小油缸承載壓力為F1，大油缸承載壓力F2，已知 F2=2F1，得

簡化后

得

2.3 使用調(diào)節(jié)方法

在實際使用中一般采取以下步驟進行調(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；

（2）在平衡閥帶電的情況下，執(zhí)行升降，等待5分鐘后關閉平衡閥，再次執(zhí)行升降，此時觀察所有油缸是否同步，如果不同步，重復操作，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定為12MPa；

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

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

3 結束語

本文設計了一種應用于大幅面激光切割機的液壓升降臺，介紹了其機械結構特點、工作原理，給出其油缸選型的計算方法，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升降臺系統(tǒng)的設計提供一定的參考價值。

[1]趙新澤.液壓傳動基礎[M].武漢：華中科技大學出版社，2012.

[2]潘志華.一種激光切割機升降工作臺設計[J].機械工程與自動化，2013，（1）.

[3]周鵬飛，洪 超，胡金龍.一種篩管梯形縫的激光切割方法[J].鍛壓裝備與制造技術，2013，48（3）：78-80.

[4]劉 健，劉 鑫，劉 宏.光纖激光切割厚碳鋼板小孔的工藝研究[J]. 鍛壓裝備與制造技術，2016，51（4）：43-46.