铣床夹紧装置的液压回路设计
2017-6-30 来源：云南省昆明铁路机械学校 作者：王欣瑞
摘要：在现代工业生产中，对于各种工件的精度和准度有着极高的要求，传统手动加工的方式无法满足其实际需求，数控机床也因此得到了普及和应用。作为现代化高精度的加工设备，数控机床具有结构复杂性、控制智能性和工艺多样性的特点，而液压系统在数控机床中占据着相当重要的地位，其故障也是影响数控机床正常工作的重要原因。本文以数控铣床为例，对其夹紧装置的液压系统设计进行了分析和讨论。
关键词：铣床；夹紧装置；液压系统；设计
0.引言
铣床是机床的一种，主要是利用铣刀在工件上加工多种表面的机床，通过工件与铣刀的进给运动，可以对平面和沟槽进行加工，也可以对各种曲面及齿轮等进行加工。相比于刨床，铣床的工作效率更高，在机械制造以及设备修理等领域有着广泛的应用。而伴随着机械化进程的加快，数控编程开始参与到机床操作中，数控编程铣床逐渐取代人工操作，工作效率得到了前所未有的提高。
1.数控铣床的相关概念和特点
数控铣床是将数控编程技术与铣床结合在一起的产物，具有良好的加工功能。数控铣床是三坐标的铣床，可以对相关工件进行灵活加工。从目前的发展情况看，根据不同的分类标准，可以将数控铣床分为不同的类型，例如，按照体积划分，有小型、中性和大型；按照控制坐标联动轴的数量划分，可以分为两轴半联动、三轴联动和多轴联动；按照主轴布局划分，包括立式、卧式和立卧两用式；按照数控系统的功能划分，有经济型、全面型和高速型等。
一般情况下，数控铣床由主轴箱、进给伺服系统、辅助控制装置、机床基础构件和工作台组成[1]。数控铣床的主要功能，是针对各种机件进行铣削加工，包括了平面的铣削和轮廓的铣削，搭配不同的铣刀，也可以实现钻、扩、镗孔等的加工。
在数控铣床中，其加工程序不仅应该包括各类工件的规格以及加工工艺，还应该包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸等。在实际加工中，数控铣床接受相应数控程序的控制，按照设定好的参数，自动执行工件加工，工作人员不需要进行繁琐的操作。不过，考虑到加工的精度和质量，编程人员必须熟悉数控铣床的性能特点以及加工方式等，确保程序的有效性和可靠性。在实际加工中，首先应该选择待加工工件，对程序进行调整，明确共享内容；其次应该对工件的图样进行分析，明确加工目标和技术要求；然后应该确定加工方案，制定相应的工艺路线，最后调整数控加工程序，对工件进行加工。
2.数控铣床夹紧装置的液压系统设计
2.1 明确设计要求
在对液压系统进行设计时，首先要做的，是对设计要求进行明确，如了解数控铣床的结构、布局，对液压系统应该实现的动作顺序等，明确液压系统各执行元件对应力及运动的要求，明确系统设备重量、外形尺寸及经济性等方面的要求等，为液压系统的设计提供必要的数据支持。
2.2 拟定系统原理图
作为液压系统设计的关键环节，系统原理图图纸的质量直接影响着整个液压系统的功能。在对液压系统原理图进行拟定时，需要对各种影响因素进行综合考虑，以确保设计的合理性和有效性。具体来讲，需要考虑的因素包括元件结构、调速方式、供油方式、快速回路、安全互锁以及压力测量点的选择等。结合液压系统原理图，可以实现对液压系统的下整体设计，从而对液压基本回路进行选择和整理，然后从实际需要出发，增加一些必要的元件或者辅助油路，形成一个相对完整的液压系统。需要注意的是，在对基本回路进行选择时，应该在保证其功能完备的同时，对系统结构进行简化，去除一些不必要的元件。在整合完成后，液压系统应该确保在工作循环中，所有的动作都稳定可靠，彼此之间相互独立，互不干扰；同时，应该尽可能选择标准件，减少专用件，以方便进行系统的维护和故障检修。在液压系统原理图拟定完成后，需要对其动作循环进行检查，同时制定相应的液压系统工作循环表[2]。
2.3元件计算与选择
（1）液压泵选择：应该根据液压系统的设计要求及工作状况，对液压泵进行选择，确定其最大工作压力。定量泵系统的最高压力可以由溢流阀进行调定，而变量泵系统的最大工作压力与液压泵的特性曲线流量是相互对应的。还应该对液压泵的最大流量进行确定，按照执行元件工况图的最大工作流量和系统泄露量进行确定。从安全性和稳定性考虑，应该确保液压泵应用一定的压力储备。
（2）阀类元件选择：主要是根据流经阀的最大流量以及元件的最大工作压力，对元件的规格进行选择和明确，以保证元件的稳定运行。在一些特殊情况下，可以适当增大流经阀的流量，但是最大不能超过额定流量的 20%，避免压力过大导致元件的损坏。在对压力阀进行选择时，应该考虑其调压范围；在对流量阀进行选择时，应该了解其最小稳定流量；而在对换向阀进行选择时，不仅需要考虑基本的压力和流量等，还应该关注中位机能和操作方式。
（3）管路尺寸确定：应该结合输入输出的最大流量，对液压缸的进出油管进行计算，而考虑到液压泵确定后，液压缸在不同阶段的进出油流量与原本的数值不同，因此必须重新进行计算。在对管路内径进行确定时，应该以降低流动造成的额压力损失为前提条件。一般来讲，在管路尺寸确定时，以流速确定管径是一个非常有效的方法[3]。
2.4系统节能设计
在液压系统中，节能设计包括了再生制动系统和能量利用系统。液压再生的制动能力功率较大，因此提供了大部分系统制动。考虑液压系统自身的工作属性，就可以通过制动强度，对其能源消耗进行分析和计算。若制动强度在2.0以下，制动力可以由马达或者液压泵提供，在保证制动效果的同时，对能量进行回收；若制动强度在 0.2-0.5 之间，采用复合制动；若制动强度超过 0.5，则采用传统制动，再生制动不再动作。
3.结语
总而言之，在工业化进程不断加快的带动下，社会生产对于各种工件的精度和准度提出了更高的要求，数控机床也因此得到了广泛应用。做好铣床夹紧装置的液压回路设计，保证液压系统的稳定性，对于提高机床运行的稳定和安全是非常重要的。
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