数控机床的液压系统设计与研究
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摘 要：数控机床的液压系统的应用，被逐渐应用在工业机械设备等领域，提升了当前传动控制技术水平。并且整个系统体积比较小，在设计安装过程中，比较灵活，能够为安装人员提供便利，满足无级变速和过载保护的要求。根据当前数控机床液压系统运行现状，本文主要针对数控机床的液压系统设计进行全面的分析和研究，为当前系统研发提供借鉴和帮助。
关键词：数控机床 液压系统 设计 研究
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）12（a）-0102-02
随着当前数控机床在当前工业生产技术中的广泛应用，极大提升了现有的生产效率，满足了当年工业迅速发展的基本要求。其中液压系统会对整个数控机床安装、运行产生极为重要的影响，需要设计人员根据当前数控机床的性质和特点，对当前液压系统进行优化设计，整合现有设计资源，从而弥补以往设计存在的不足。因此，本文主要针对数控机床的液压系统设计进行详细的分析和论述。
1 数控机床液压系统的重要作用
液压技术是保证数控机床进行传动和控制的重要技术。随着现代数控机床的发展，自动化水平日益提升，设计人员需要完善数控功能以外，要重视液压技术和气压传动装置的设计，提升数控机床自动运行的效率。在进行液压传动装置设计过程中，要保证整体结构的紧凑性和稳定性，便于操作人员进行控制和调节。根据实际运行情况，液压传动系统在数控机床应用过程中主要发挥以下辅助功能：第一，实现了自动换刀动作，比如机械手的伸缩、回转以及摆动，还有刀具的基本动作。第二，可以保证数控机床运动部件的整体平衡，比如液压系统的应用，可以保证数控机床主轴箱重力的平衡。第三，液压系统可以提升数控机床运行的效率，控制好机床运动部件和离合器等，为其提供基本的支撑。第四，可以提升数控机床的润滑性，及时进行冷却，帮助工作台完成日常的动作。
2 数控机床液压系统组成
数控机床液压系统主要包括主泵动力站以及相应的控制件和附件等。在液压系统运行过程中，运行原理主要执行装置带动工件或者刀具直接参与到工件表面进行运动，这对整个数控机床运行的稳定性和效率产生十分重要的影响。
第一，确定好液压系统的参数。根据当前数控机床液压系统技术应用现状，技术参数主要包括主参數和一般技术参数。主参数主要表示数控机床的规格和工作性能。运动参数主要表示夹具和刀架的运动速度。
第二，数控机床主传动系统方案设计。根据当前数控机床液压系统运行现状，主传动变速具体分析无级变级和有级变级等。本文主要讨论无级变速。无级变速就是主要是指运行速度在一定范围内能够实现不间断地、任意地变速，技术人员可以选择最佳的切削速度，然后进行合理的调整，速度损失降至最低，可以有效提升实际的生产效率，在通常情况下，实现运转速度变速，节省了操作时间，为操作人员提供便利，具有良好的稳定性。在本次设计过程中，设计人员主要采用了交流调速电动机，主要利用变频调速的方式进行速度的调整，调速的效率越高，证明性能越好。
第三，液压系统结构设计。在整个液压系统组件中，主要是为了保证切削加工和运动传递能够顺利进行，保证刀具和工具按照既定的运动轨迹运行。液压系统组件是数控机床重要的执行件，能够带动工件或者刀具参与表面形成运动，对数控机床运行效率和产品质量产生十分重要的影响。为了保证液压系统总体结构的稳定性，设计人员需要提结合具体的设计参数和动力参数，控制好机床的旋转精度，提升强度和刚度以及抗震性，保持良好的热稳定性和耐磨性。
3 数控机床液压系统设计
第一，系统设计要求。
在进行数控机床液压系统设计过程中，设计人员需要根据相关程序，制定科学合理的基本方案，明确机床的基本情况，比如机床的性能，生产工艺流程，总体作业环境以及具体布局等;需要明确液压系统需要处理的动作，设计好动作顺序，处理好不同系统之间的关系，选择合理的运动形式，确定最佳的运动速度;需要对液压系统的调整范围、运动的稳定性以及运转精度等进行确定，满足液压系统自动化运动的需求，选择合理的操作控制方式。
第二，机床液压系统选择。首先，在调速方式选择上，通过把电动机作为原动机的机器，在液压传动系统传输过程中，主要采用液压调速的方式，根据分析不同类型调速方式，可以选择容积——节流联合调速的方式，主要调节压力反馈式变量泵和力量控制阀，可以提升速度负载性能，降低实际的功率损失率。其次，在液压回路选择上，设计人员可以油路循环的方式，选择开式系统，利用执行元件的排油回油箱，在经过冷却和沉淀以后，然后进入到液压泵的进口，做好循环工作，满足实际生产的基本要求。再次，在本次系统设计中，主要采用普通液压系统，主要选择矿油型液压油作为实际运行的工作介质。设计人员可以根据实际情况，分析周围温度变化，选择符合设计标准的液压油。最后，在执行元件选择过程中，设计人员可以根据液压系统的性能，选择直线运动，采用单活塞杆液压缸。
第三，液压缸结构设计。在经过计算以后，设计人员在确定好液压缸尺寸以后，需要对各个部分的结构进行优化设计。首先，在缸体和缸盖设计过程中，设计人员需要充分考虑到内部的连接方式、运动中产生的压力以及周围的工作条件，通常为法兰连接、内外半环连接等。在本次研究中，设计人员主要采用螺纹连接，外形尺寸比较小，重量比较轻。但是也存在一定的缺点，端部工艺要求很高，在设计装卸过程中，需要采用专门的技术工具。其次，在活塞杆和活塞连接过程中，可以活塞环、唇形密封圈等，在经过比较分析以后，设计人员主要采用整体式结构，这种结构连接简单，尤其适用于缸径比较小的液压缸。最后，密封圈的选择。与静密封相比，动密封存在一定的泄漏量，可以发挥润滑的作用，减少系统内部的磨损。因此，设计人员要根据系统运行的压力、温度以及运动范围，选择相应的密封圈，满足实际生产的基本要求。
第四，液压泵和电机设计。液压泵是整个液压系统的能源装置，属于重要的动力元件，主要把内容机械能及时转化成油液压力能，系统提供一定压力的油液。在液压泵安装过程中，需要结合实际情况，选择不同的安装方式，通过包括卧式安装和立式安装两种方式。其中卧式安装就是把液压泵以及油管放在液压油箱外边，这种安装方式整体结构进凑，具有良好的吸油性能，节省安装空间。在液压支架所需要功率很大和电动机尺寸很大的情况下，比较适宜采用立式安装方式。
第五，液压元件的确定。设计人员可以根据系统实际运行，分析额定的压力、最大流量、安装固定方式性能参数，确定液压元件。在选择液压元件过程中，设计人员需要选择标准定型产品;根据阀油液最大压力和流量的条件下选择阀类元件，通过调节调速阀和节流阀，保证流量的稳定性，满足实际运行的基本要求。
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