卧式双面铣削组合机床液压系统设计

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Design of Hydraulic System for Horizontal Double-sided Milling CombinationM achine ToolHU Wanqiang(Colege of Electrical and Information Engineering，Xuchang University，Xuchang Henan 461000，China)Abstract：The framework and operational principle of a kind of horizontal double·-sided milling combination machine tool were in-·trodueed.Th e tool's hydraulic system was designed according to its task peculiarity of each stage and loads.Some important compo-nents such as cylinder，oil pump，valves were chosen. The oil temperature rise was calculated and tested。

Keywords：Comb ination machine tool；Hydraulic system；Component selection；Oil temperature rise test某卧式双面铣削组合机床用于加工铸铁变速箱箱体的两个端面，其结构示意图如图 1所示，它采用立、卧复合式双面双主轴铣削头跨两个工位的大主轴箱配置方案。门式夹紧机构安装在中间底座2上方，由液压缸10驱动压板 12完成工件夹紧与放松。铣床左面的双面铣削头9由立置动力滑台8驱动，完成铣削加工时的垂直进给和复位动作。滑台5用以驱动立柱与滑台8完成铣削前后的空程快速进退动作。横向动力滑台l4驱动双轴铣削头l3完成铣削加工时的横向进给和复位动作，纵向动力滑台15兼作滑台 14的滑座 ，来驱动滑台 14完成铣削前后的空程快速进退动作。滑台5及滑台15快速前进采用可调限位挡块限位，以防止冲程。除铣削头的旋转切削动力由电机提供外，夹具及各动力滑台的动力均由液压系统提供。

1、 底座2-中间底座4、16-纵向底座5-纵向滑台6-立柱7-立置滑座8-立置滑台6 9、l3-铣削头10--夹紧液压缸l1-夹紧机构支架12-压板14-横向滑台l5-纵向滑座(兼做纵向l、滑台)图I 双面铣削组合机床结构示意图根据机床的工作原理，其动作循环为：夹紧缸夹紧 工作台快速接近工件-工作台进给-工作台后退-夹紧缸松开 原位停止。

1 液压系统设计已知系统主要参数如下：夹紧缸夹紧力 800 N，快进、快退速度400 mm/min；工作台重力4 000 N，轴向最大工作负载 12 000 N，快进速度3 500 mm/min，工进速度 300 mm/min，快退速度 6 000 mm/min，加 、减速时间0.2 S，工作台为平导轨，静、动摩擦因数分别为0.2、0.1。暂不考虑回油缸的背压力，这样需要考虑的有切削力、导轨摩擦力和惯性力。设导轨的静摩擦力为 ，动摩擦力为 ，则惯性负载F ：导.-Av：4-O-O× ：106.7 N，静摩擦力F ： t10 -0. 2 、0.2×4 000800 N，动摩擦力 Ffd0.1×4 000400N。忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦力的影响，并设液压缸的机械效率 田 0.9，则液压缸在各工作阶段的总机械负载见表 1。

表 1 液压缸各运动阶段负载表收稿日期：2012-03-27作者简介：胡万强 (1975-)，男，讲师，主要从事机电及其控制方面的科研与教学工作。E-mail：hwq###XCU.edu.CB。

第8期 胡万强：卧式双面铣削组合机床液压系统设计 ·85·根据系统工作特点，拟定的系统液压原理如图2所示。

向阀图2 液压系统原理图系统主要工作流程如下：(1)工作台夹紧。按下启动按钮，换向阀 l0左边电磁阀1YA得电，进油路：液压泵 12-换向阀10左路-调速阀9 夹紧缸 1左腔。

(2)工作台快进。夹紧缸 1活塞杆完全伸出，压下行程开关SQ2，使电磁铁3YA (换向阀11左边)得电，推动工作缸活塞杆前进▲油路：液压泵12-换向阀11左路-调速阀3-工作缸4左腔，使活塞向右运动。

(3)工作缸工进。工作缸4活塞运动到压下行程开关SQ4，使电磁铁 5YA (换向阀6右边)得电。

进油路 ：液压泵 12-换向阀 11左路-调速阀3-工作缸4左腔；回油路：工作缸4右腔-换向阀6右路-调速阀8-换向阀11右路-油箱。

(4)工作缸快退。工作缸4活塞触动行程开关SQ5，使电磁铁 3YA (换向阀11左边)断电，4YA(换向阀11右边)得电▲油路：液压泵 12-换向阀11右路-调速阀8-换向阀6右路；回油路：工作缸4右腔-调速阀3-换向阀11左路-油箱。

(5)夹紧缸放松。当工作缸活塞 回到缸底 ，压下行程开关 SQ3，使电磁铁 4YA断电 (换向阀 11回到中位)，同时使2YA得电▲油路：液压泵12-换向阀10右路-夹紧缸1右腔；回油路：夹紧缸1-溢流节流阀7-调速阀9-换向阀 10-油箱。

2 系统部分重要元件选择2.1 液压缸主要参数计算根据系统要求，采用单杆活塞液压缸，并在快进时差动连接，初选液压缸的设计压力P.3 MPa，则液压缸无杆腔与有杆腔的等效面积 A。与 A 应满足A，2A：。为防止铣削后工件突然前冲，液压缸需保持-定的回油背压，暂取背压 P 0.5 MPa，并取液压缸机械效率 田0.9，则液压缸的平衡方程为p A P2A：F，故液压缸无杆腔的有效面积 A p。-1 3×10 - 1 ×0.5×10 5 010 mm .D /"-r/3t179.9 mm，根据相关标准，液压缸内径取值V 1T为D80 mm，活塞杆直径d0.707D56 mm。故液压缸有效面积A。D 5 027 mIl2，A：手(D2-d ) 2 562 mln 。

差动连接快进时，液压缸有杆腔压力与无杆腔压力差值估取0.5 MPa，另外褥退时的回油压力损失为0.5 MPa。根据假定条件经计算得出液压缸在各阶段的压力、流量值如表2所示。

表 2 液压缸在不同工作阶段的压力、流量值2.2 液压泵及泵电机选择计算首先确定液压泵的最高压力，前已经算出步移缸的工作压力P 4.52 MPa，考虑到该系统油路较为简单，故取泵至缸间压力损失 △p：0.4 MPa，则液压泵的最高工作压力P P △p：4.92 MPa，P 为系统静态压力。根据实际设计需要，泵正常工作压力为其额定压力的80%左右，因此选泵的额定压力P PJ0.84.92/0.86.15 MPa。

液压泵的最大流量应为：q。≥KL(∑g)式中：q。为液压泵的最大流量 ；KL为系统泄漏系数 ，- 般取 KL1.1～1.3，现取 KL1.1；(∑q) 为同时动作时各执行元件所需流量之和的最大值。另外加上溢流阀的最小溢流量2～3 L/min，故：q。KL(∑g) ∑△g161.28 L/min根据以上计算，选用 YB.C171B型叶片泵，其额定压力为 7 MPa，排量为 171.9 mL/r，额定转速为1 000 r/min。

根据实际情况，取泵的总效率 7为0.8，则所需电机功率为：PP ×gp/叼16.53 kW。因此选用Y200L1-6型封闭式三相异步电动机，其额定功率为18.5 kW，转速为970 r/min。

· 86· 机床与液压 第41卷3 阀类元件及辅助元件阀类元件及其他辅助元件见表3。

表 3 阀类元件及其他辅助元件表4 液压系统温升验算- 般情况下，工进时做功的功率损失大，因而引起发热量较大，所以只考虑工进时的发热量。系统工进时， 300 mm/min，q旱D 孚×0.08 ×0.3m/min1.5×10-m/min，即 q1.5 L/min，此时泵的效率 卵为0.8，出El压力为4.92 MPa，那么输入功率P人： kw：9.25 kw，输出功率P。：Fv40 000×0.2510 kW，此时功率损失为 △PP-Pm (10-9.225) 0.775 kW，假定系统的散热 状 况 - 般，取 散 热 系 数 K 20 ×10kW/(cm ·oC)，油箱的散热面积 A0.065× 00rn2353 m2。系统的温升 面ApoC10.98。。温升没有超出允许范围，液压系统中不必设置冷却器。

5 结束语根据卧式双面铣削组合机床的运行规律和特点，设计出该机床的液压系统，并选择符合要求的液压元件 ，例如液压泵 、液压阀等；对于非标准件液压缸，则计算出其主要尺寸。系统设计完成后，对系统油液温升进行了验算，以确保系统符合实际要求。后经实验验证，说明了该设计的科学性、合理性。