探究機床液壓系統的優化設計與現代化改裝解決方案

佟琨

摘 要：機床液壓系統種類多樣，而不同的種類所具有的功能也存在差異，但通常情況下，機床液壓系統都具有布置靈活、反應速度快、操縱控制方便、自動過載保護、易于做直線運動和自動控制等優點，和效率低、安全性不穩定、對環境依賴性強、價格高、傳動比模糊、維修保護難度大等缺點，為充分發揮優點而抑制消除缺點，人們嘗試對傳統機床液壓系統進行優化設計和現代化改裝。在此背景下，本文針對機床液壓系統的優化設計和現代化改裝解決方案進行研究，以期為提升機床液壓系統的整體性能提供參考。

關鍵詞：機床液壓系統；優化設計；現代化改裝

中圖分類號：TH137 文獻識別碼：A

在市場需求的產品不斷更新、升級的過程中，機床性能也要得到不斷地優化，機床液壓系統作為三大傳動系統的重要構成，必然要通過優化設計和現代化改裝，滿足時代發展的實際需要，而機床液壓系統的優化設計和現代化改裝是一項較系統的工程。

一、機床液壓系統的優化設計和現代化改裝的解決過程分析

進行機床液壓系統的優化設計和現代化改裝，主要目的就是在其原有性能的基礎上，增添新的性能或對其進行性能優化，使其更好地滿足現代加工生產的實際需要。這決定，在進行優化設計和現代化改裝的過程中，要先對技術的現狀進行全面地分析，并結合分析結果，制定初步的設計和改裝方案；然后對設計方案進行論證，并在認證通過的基礎上，進行具體圖樣的設計和工藝的編制，結合方案和設計中的材料、元件等進行新系統的制造和施工；最后結合新系統施工的驗收和鑒定結果進行技術經濟效果評價，如果達到預期改裝效果則積極地進行總結、推廣和資料歸檔，如果未達到預期效果則進行進一步的優化設計。

二、機床液壓系統的優化設計和現代化改裝解決方案分析

精化改裝、原形與變形改裝是目前機床液壓系統優化設計和現代化改裝的常見形式。

（一）精化改裝的解決方案

所謂精化改裝，就是用性能、設計升級的液壓元件、管路等結構對系統中原有的發揮同樣功能的結構元件進行替換應用，以此提升機床液壓系統整體性能。優化系統內部結構的過程。例如傳統轉塔車床回轉刀架縱向進給液壓缸液壓系統，速度調節功能的實現，要依靠3個調速閥以及1個三位電磁閥的組合結構，這種結構應用下，液壓元件和管路的設置較為混亂，不僅增加系統故障監測和維護的難度，而且使生產成本增加。而在精化改裝的過程中，將以上組合結構用單個比例調速閥替換，通過對其輸入電流進行適當地調控，就可以達到原本組合結構所要發揮的功能。

（二）原形與變形改裝的解決方案

原形改裝即利用現代化設計生產的性能更理想的液壓元件，對系統中原有的功能相同的液壓系統元件進行逐個替換，以此使液壓系統性能表現得到優化的改造方案。例如某板式連接的機床液壓系統，在進行原形改造的過程中，可以將原本采用的XY-25B卸荷閥、Y-10B背壓閥、Y-10B溢流閥、XY-25B液控順序閥、I-10B單向閥分別用DZC-1-30/210XYM卸荷閥、DB10A-230/100背壓閥、DB10A-230/10011溢流閥、DZC-1-30/210XYM液控順序閥和AF3-Ea10B單向閥替換。

變形改裝，即在不對液壓系統的元件進行改裝的基礎上，對管路結構進行調整，進而達到優化液壓系統性能和結構效果的改裝。現階段用集成塊式管路結構替代傳統的管道式結構是較常見的變形改造方式之一，圖1中（a）為系統變形改造前的結構原理簡圖，而（b）為系統變形改造后的結構原理簡圖，對比分析可以發現，原型改造后，機床液壓系統中管道的長度會大幅縮減，這直接促使系統中元件的集合程度提升，運行中的能耗縮減。

通過現代化改裝解決方案的合理應用，可以使原有的機床液壓系統的性能得到大幅度優化，滿足現代加工生產的需要，避免廠家因更換機床液壓系統所帶來的損失，所以現實意義較為突出。

三、機床液壓系統優化設計和現代化改造解決方案的實際運用分析

（一）案例介紹

某CE7112房型車床為125mm三次半行程自動款式，主要功能是對型面較復雜的軸類零件進行仿形車削，在實際運行的過程中，仿形觸頭和刀具之間保持剛性聯系的同時，彈簧力觸頭會對仿形觸頭產生一定的作用力，使其與樣板一直保持接觸的狀態，在機床的工作臺整體進行縱向位移的過程中，樣板曲面會向仿形觸頭產生一定的作用力，推動刀具實現預期的仿形運動，最終完成獨立的機床作業。此機床在設計優化和現代化改裝解決的過程中，面臨著原型號零件已退出市場的局面。

（二）案例機床液壓系統的優化設計和現代化改裝解決方案

結合案例機床液壓系統的工作原理可以發現，其內部結構較為復雜，在發生故障的情況下，檢修的難度較大；另外，機床液壓系統切削過程主要通過作用力的產生和傳遞實現，精準性和連貫性受影響的可能性較大。結合以上分析，筆者對此機床液壓系統進行如下優化設計和現代化改造。首先，將機床液壓系統原有的縱向進給油路設計成兩位四通和五通、三位四通的電動換向閥和單個的多次進給節流閥共同構成的綜合電液比例控制系統；其次，將機床液壓系統原有的橫切刀架油路設計成二位三通、三位四通電動滑閥和單個減壓閥、節流閥構成的綜合電液比例控制系統；再次，將機床液壓系統原有的尾架控制油路設計成單個二位四通滑閥、減壓閥和單向閥構成的綜合比例控制系統。在以上設計應用的過程中，為進一步降低后期檢修的難度，可以將部分液壓系統從機床內部向外部轉移，但這在一定程度上會提升機床液壓系統的體積，在實際設計優化的過程中，可結合實際需要進行選擇。

在進行機床液壓系統優化設計和現代化改裝的過程中，要對相應的參數進行調整，例如，案例機床液壓系統的車刀材料選擇的是硬質合金鋼，而其加工產品選擇的材料是45號鋼，改造后系統的液壓缸活塞的行程是80mm，而生產工藝設計中明確指出，切削用量三要素ap為4mm、f為0.4mm/轉、vc為104m/min，單位切削力是1962N/mm2，在已知上述設定的參數的基礎上，可以利用切削功率公式、主切削力公式等，對相關的參數進行確定，主切削力=FAD，按照以上設計參數計算，在設計中主切削力為3139.2牛頓，而切削功率為5.44kW。在以上相關工藝參數設計優化的基礎上，需要結合優化設計方案，對具體結構的相關參數進行設計。

結論

通過上述分析可以發現，現階段人們已經認識到對機床液壓系統進行優化設計和現代化改裝，是滿足現代加工生產需要的必然選擇，并在實踐中，有意識地結合機床液壓系統的原有性能和工作原理以及現代市場的實際需要，對其進行優化設計和現代化改裝探索，這是機床液壓系統適應時代發展的具體體現，由于機床液壓系統種類較多，相關研究任務仍任重道遠。

參考文獻

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