一種大幅面激光切割機液壓升降系統(tǒng)設計

洪 超，謝天挺，方 蓉，周運生

（江蘇揚力數(shù)控機床有限公司，江蘇 揚州 225127）

近年來，隨著大幅面光纖激光切割機技術的成熟和完善，其應用領域得到不斷拓展，該機型已成為行業(yè)研究和開發(fā)的熱點。本文結合我公司最新的ML6020F數(shù)控激光切割機、ML4020FT板管一體復合加工數(shù)控激光切割機的研發(fā)項目，進行了升降臺的機械結構和液壓系統(tǒng)的設計工作，總結闡述了大幅面激光切割機液壓升降系統(tǒng)的設計要點和使用方法。

1 機械結構設計

大幅面激光切割機包含上下兩層工作臺面，該工作臺面的齒面高度憑借液壓升降臺系統(tǒng)的升降分別對接機身和導軌的高度，使用電機驅動鏈條帶動其中一個工作臺面前后運動，實現(xiàn)了工作臺面的交換使用功能。

1.1 單組升降導向方式設計

為保證每個液壓油缸的自由升降，機械設計上將液壓油缸的安裝設計為缸體和活塞桿均可自由旋轉的方式。同時設計有液壓油缸升降的機械導向裝置，來控制升降臺整體升降運動中的機械定位。其機械結構如圖1所示，其中，液壓油缸1為運動執(zhí)行單元，油缸安裝塊2為可旋轉支撐液壓油缸，活塞桿連接塊3為可旋轉連接油缸活塞桿，設計采用滑動摩擦導向裝置，導向桿4與升降臺連接塊7之間安裝有滑動軸承5，導向底座6用于固定并調節(jié)導向桿的位置。

1.2 整體機械結構設計

圖1 液壓油缸升降導向裝置

圖2 液壓升降系統(tǒng)整體機械結構

液壓升降系統(tǒng)整體機械結構如圖2所示，可以看出其共分為前、中、后三組。其中，1-1為第一組的主油缸升降部分，1-2為第一組的副油缸升降部分，依此類推，2-1、2-2 為第二組，3-1、3-2 為第三組。三組升降單元在機械結構上設計采用鋼型材整體焊接結構，由固定底座和升降平臺上下兩部分構成。

2 液壓系統(tǒng)設計

工作臺面中板材的非對稱放置，重心的偏置會影響到該液壓升降系統(tǒng)的穩(wěn)定性，導致其不能平穩(wěn)地升降。本文液壓系統(tǒng)設計中盡量排除干擾因素，避免偏載對系統(tǒng)中液壓油缸升降的影響。

2.1 液壓設計原理

由于液壓缸結構簡單、工作可靠，用它來實現(xiàn)往復運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)，因此在本次升降系統(tǒng)設計中采用液壓缸的往復運動實現(xiàn)了工作臺面的升降功能。設計有三組液壓單元，選用了三聯(lián)泵作為液壓油輸出裝置，通過控制進入每組液壓單元的液壓油流量相同，來實現(xiàn)每組升降速度的一致性。為控制主副油缸升降速度相同，使用了串聯(lián)液壓油缸的方式，這樣就能夠實現(xiàn)六缸的同步升降。液壓設計原理如圖3所示，其主要包含溢流閥、單向調速閥、液控單向閥、電磁換向閥等液壓元器件。

2.2 油缸選型計算

選取大油缸缸徑d1=50mm，桿徑d2=30mm，計算出小油缸缸徑d3、桿徑d4。

圖3 液壓原理圖

因為小油缸的供油為大油缸提供，且其為同步升降，所以

得

設小油缸承載壓力為F1，大油缸承載壓力F2，已知 F2=2F1，得

簡化后

得

2.3 使用調節(jié)方法

在實際使用中一般采取以下步驟進行調節(jié)操作：

（1）全套液壓系統(tǒng)裝配完成后，確保油缸未連接升降臺；

（2）在平衡閥帶電的情況下，執(zhí)行升降，等待5分鐘后關閉平衡閥，再次執(zhí)行升降，此時觀察所有油缸是否同步，如果不同步，重復操作，直到同步為止；

（3）調節(jié)壓力，將油缸全部升至最頂端，觀察壓力表顯示的壓力值，并分別將三組壓力表的壓力設定為12MPa；

（4）將油缸和工作臺連接，執(zhí)行升降，觀察升降臺運動情況，如果發(fā)現(xiàn)工作臺前后不同步，可調節(jié)液壓站上的單向調速閥，直到同步為止；

（5）當發(fā)現(xiàn)油缸未升至上死點，可將平衡閥打開，并執(zhí)行上升命令，直至全部油缸都到達上死點。

3 結束語

本文設計了一種應用于大幅面激光切割機的液壓升降臺，介紹了其機械結構特點、工作原理，給出其油缸選型的計算方法，提供了整套系統(tǒng)使用調節(jié)方法。本文可為激光切割機升降臺系統(tǒng)的設計提供一定的參考價值。

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