行星磨床液壓系統(tǒng)設(shè)計改造

摘要：隨著市場競爭的激烈，為了適應(yīng)市場需求，盡量的減少資金投入，利用現(xiàn)有老舊設(shè)備的改造，適應(yīng)不同產(chǎn)品的加工，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。本文利用行星內(nèi)圓磨床液壓系統(tǒng)改造，簡化復(fù)雜的多級液壓控制系統(tǒng)，引入先進(jìn)電氣、伺服控制系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備更新改造，降低了設(shè)備故障率，滿足新產(chǎn)品加工要求。

關(guān)鍵詞：行星磨床；液壓改造；設(shè)計

一、設(shè)備現(xiàn)狀分析

現(xiàn)有行星內(nèi)圓磨床由于設(shè)備結(jié)構(gòu)老化，液壓系統(tǒng)各個非標(biāo)準(zhǔn)元件磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致該設(shè)備故障率很高，該設(shè)備液壓系統(tǒng)存在以下幾個問題影響了設(shè)備的正常使用：

1、原有液壓系統(tǒng)導(dǎo)軌潤滑和液壓控制為共用系統(tǒng)，液壓油供到需要位置之后，通過床身本體自流回油箱，沒有封閉回油箱。現(xiàn)場環(huán)境灰塵多，液壓油污染情況嚴(yán)重。

2、主軸升降油缸的控制回路系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，部分滑閥、液控閥、手動比例閥閥芯磨損嚴(yán)重，且大多為非標(biāo)零件，導(dǎo)致維修困難效果不好，零部件互換性差，系統(tǒng)故障率很高。

3、原有工作臺移動液壓系統(tǒng)、砂輪修整液壓系統(tǒng)、偏心量調(diào)整系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、壓力檢測系統(tǒng)的液壓回路設(shè)置分散、且大部分嵌入在機(jī)床內(nèi)部，操作空間狹小，維修耗時較長，且維修不方便。

4、原有潤滑系統(tǒng)由于直接裸露在外界大氣環(huán)境中，系統(tǒng)箱體內(nèi)灰塵沉積多，液壓油污染嚴(yán)重。

二、改造要求

1、新制集成的液壓系統(tǒng)代替原有液壓系統(tǒng)，所有控制回路全部設(shè)置在液壓站內(nèi)部，機(jī)床本體上不設(shè)置液壓控制部件，液壓站采用相應(yīng)的管路與機(jī)床執(zhí)行元件相連接。

2、采用電控伺服伺服系統(tǒng)替代原有復(fù)雜的電液控制系統(tǒng)，通過對伺服閥的控制實現(xiàn)對磨架升降油缸5種不同工況（快速、進(jìn)給、手動、修整、點動）的控制要求。

3、采用恒壓供油的方式給磨架移動油缸供油，在手動及點動的情況下提供一個接近零重力的調(diào)整環(huán)境。

4采用PLC控制器對各元器件進(jìn)行邏輯控制。

三、方案實施

1.油泵采用雙排量高低壓組合葉片泵，附加蓄能器的組合，能夠給伺服閥提供穩(wěn)定的油源，確保控制的準(zhǔn)確性。

2.主軸升降油缸快速進(jìn)給、慢速進(jìn)給、砂輪對刀、換向、緩沖等功能均通過電控系統(tǒng)給伺服閥發(fā)送可靠的電信號來實現(xiàn)。

3.主軸油缸的控制回路由（10）溢流閥、（12）單向閥、（16）伺服閥、（17）平衡閥、（32）高壓電磁球閥、（31）定壓開啟單向閥組成。由電控系統(tǒng)發(fā)送指令通過伺服閥完成上述第2條中所需的功能動作。通過設(shè)置在主軸油缸上的接近開關(guān)來實現(xiàn)限位、緩沖位的信號反饋，通過PLC程序設(shè)定一個時間和流量調(diào)整的變量來實現(xiàn)主軸油缸的上下緩沖功能。主軸油缸下行，到達(dá)下緩沖位控制系統(tǒng)即會有一個勻減速直到停止的動作過程，反之亦然。來實現(xiàn)主軸油缸上下運(yùn)動的平穩(wěn)。

4.主軸缸的控制回路設(shè)置有平衡閥（17），能夠在設(shè)備發(fā)生意外故障時確保主軸部分不會下墜。通過溢流閥（10）、單向閥（12）、定壓開啟單向閥（31）、高壓電磁球閥（32）組成一個補(bǔ)償回路來實現(xiàn)手動對刀時，給主軸的平衡配重。系統(tǒng)通過高壓電磁球閥（32）的開啟，能夠持續(xù)提供一定壓力給下油腔，同時上油腔卸荷，使主軸處于懸停狀態(tài)。

5.工作臺移動油缸的控制回路由（20）電液緩沖換向閥、（21）雙向調(diào)速閥、（22）雙液控單向閥、（24）壓力繼電器、（25）高壓電磁球閥、（28）減壓閥、（29）蓄能器控制閥、（30）蓄能器來實現(xiàn)工作臺的移動和加工時的鎖緊狀態(tài)。加工時，由減壓閥（28）、高壓電磁球閥（25）、壓力繼電器（24）、蓄能器控制閥（29）、蓄能器（30）組成的旁通補(bǔ)壓回路直接給油缸進(jìn)給油腔供設(shè)定值壓力油，使得油缸在加工時一直處于壓緊狀態(tài)實現(xiàn)工作臺油缸的鎖緊。鎖緊回路設(shè)置有壓力繼電器，鎖緊狀態(tài)時通過壓力繼電器（24）設(shè)定的高低壓進(jìn)行系統(tǒng)的補(bǔ)壓，通過高壓電磁球閥（25）關(guān)閉來實現(xiàn)回路的斷開，此時由（30）蓄能器給鎖緊回路提供壓力油，當(dāng)壓力值下降到壓力繼電器（24）設(shè)定下限值時，高壓電磁球閥（25）打開，系統(tǒng)即進(jìn)行補(bǔ)壓，壓力達(dá)到設(shè)定上限值，高壓電磁球閥（25）關(guān)閉。

6.系統(tǒng)共設(shè)置有三個溢流閥，高壓部分由（19）號溢流閥控制，低壓部分由設(shè)置的2個（10）號溢流閥控制，鎖緊部分由（28）號減壓閥進(jìn)行壓力控制。

7.設(shè)置有一個與主缸控制回路并聯(lián)的自動進(jìn)給回路，最大程度上保留了原有機(jī)床的各個功能要求。

8.液壓系統(tǒng)設(shè)置了回油、冷卻油的冷卻器，能夠?qū)⑾到y(tǒng)發(fā)熱的液壓油進(jìn)行冷卻控制在液壓系統(tǒng)的正常工作范圍內(nèi)，能夠大大延長液壓油的使用壽命、液壓元件的使用壽命。

9.系統(tǒng)設(shè)置了多重過濾裝置，以確保伺服閥的一個良好的工作環(huán)境，在主軸油缸的進(jìn)出口均設(shè)置有壓力管路過濾器，由于主軸運(yùn)動頻率高，因此產(chǎn)生的磨損顆粒較多，通過設(shè)置的過濾器能夠?qū)?5%的固體顆粒進(jìn)行過濾，以確保伺服閥的穩(wěn)定工作。

10.液壓站設(shè)置有低液位保護(hù)、高油溫報警保護(hù)、過濾器堵塞報警保護(hù)等功能，能夠有效的反饋液壓系統(tǒng)的實時情況，以便設(shè)備的正常使用的維護(hù)。

四、改造后的預(yù)期成果

1.系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)周期長，正常的維護(hù)檢修周期為6個月。目前設(shè)備每月大約需要進(jìn)行8次維修維護(hù)。大大節(jié)省了維修成本，提高了生產(chǎn)效率。

2.維修簡便，所有的控制元件，除平衡閥以外。均集成在液壓站上，通過編寫PLC程序的故障檢查判斷程序，能夠?qū)⒏鱾€部位的故障現(xiàn)象進(jìn)行分析判斷和反饋，維修簡單方便。不需要進(jìn)行繁瑣的故障檢查判斷，節(jié)約了維修的人工成本。

3.液壓油使用周期長，改造前液壓油每個月需要進(jìn)行過濾，過濾周期為6個月，更換周期為12個月。節(jié)約了液壓油的成本。

4.液壓元件標(biāo)準(zhǔn)化，改造后，所有液壓元件均為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，維修備件采購簡單，快捷。

5.液壓站設(shè)置了冷卻系統(tǒng)，能夠?qū)⒂蜏鼐S持在正常的范圍內(nèi)工作，大大提高了液壓元件密封件的使用壽命和液壓油的使用壽命。節(jié)約了維修維護(hù)成本。

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[3] 駱簡文 朱琪 李興成，液壓傳動與控制，重慶大學(xué)出版社，2009

作者簡介：

梁喜汝，男，漢，廣東省云浮市，?？?，助理工程師，研究方向：機(jī)械制造自動化.