行星磨床液壓系統設計改造

摘要：隨著市場競爭的激烈，為了適應市場需求，盡量的減少資金投入，利用現有老舊設備的改造，適應不同產品的加工，提高生產效率，降低生產成本。本文利用行星內圓磨床液壓系統改造，簡化復雜的多級液壓控制系統，引入先進電氣、伺服控制系統，實現設備更新改造，降低了設備故障率，滿足新產品加工要求。

關鍵詞：行星磨床；液壓改造；設計

一、設備現狀分析

現有行星內圓磨床由于設備結構老化，液壓系統各個非標準元件磨損嚴重，導致該設備故障率很高，該設備液壓系統存在以下幾個問題影響了設備的正常使用：

1、原有液壓系統導軌潤滑和液壓控制為共用系統，液壓油供到需要位置之后，通過床身本體自流回油箱，沒有封閉回油箱。現場環境灰塵多，液壓油污染情況嚴重。

2、主軸升降油缸的控制回路系統設計復雜，部分滑閥、液控閥、手動比例閥閥芯磨損嚴重，且大多為非標零件，導致維修困難效果不好，零部件互換性差，系統故障率很高。

3、原有工作臺移動液壓系統、砂輪修整液壓系統、偏心量調整系統、潤滑系統、壓力檢測系統的液壓回路設置分散、且大部分嵌入在機床內部，操作空間狹小，維修耗時較長，且維修不方便。

4、原有潤滑系統由于直接裸露在外界大氣環境中，系統箱體內灰塵沉積多，液壓油污染嚴重。

二、改造要求

1、新制集成的液壓系統代替原有液壓系統，所有控制回路全部設置在液壓站內部，機床本體上不設置液壓控制部件，液壓站采用相應的管路與機床執行元件相連接。

2、采用電控伺服伺服系統替代原有復雜的電液控制系統，通過對伺服閥的控制實現對磨架升降油缸5種不同工況（快速、進給、手動、修整、點動）的控制要求。

3、采用恒壓供油的方式給磨架移動油缸供油，在手動及點動的情況下提供一個接近零重力的調整環境。

4采用PLC控制器對各元器件進行邏輯控制。

三、方案實施

1.油泵采用雙排量高低壓組合葉片泵，附加蓄能器的組合，能夠給伺服閥提供穩定的油源，確保控制的準確性。

2.主軸升降油缸快速進給、慢速進給、砂輪對刀、換向、緩沖等功能均通過電控系統給伺服閥發送可靠的電信號來實現。

3.主軸油缸的控制回路由（10）溢流閥、（12）單向閥、（16）伺服閥、（17）平衡閥、（32）高壓電磁球閥、（31）定壓開啟單向閥組成。由電控系統發送指令通過伺服閥完成上述第2條中所需的功能動作。通過設置在主軸油缸上的接近開關來實現限位、緩沖位的信號反饋，通過PLC程序設定一個時間和流量調整的變量來實現主軸油缸的上下緩沖功能。主軸油缸下行，到達下緩沖位控制系統即會有一個勻減速直到停止的動作過程，反之亦然。來實現主軸油缸上下運動的平穩。

4.主軸缸的控制回路設置有平衡閥（17），能夠在設備發生意外故障時確保主軸部分不會下墜。通過溢流閥（10）、單向閥（12）、定壓開啟單向閥（31）、高壓電磁球閥（32）組成一個補償回路來實現手動對刀時，給主軸的平衡配重。系統通過高壓電磁球閥（32）的開啟，能夠持續提供一定壓力給下油腔，同時上油腔卸荷，使主軸處于懸停狀態。

5.工作臺移動油缸的控制回路由（20）電液緩沖換向閥、（21）雙向調速閥、（22）雙液控單向閥、（24）壓力繼電器、（25）高壓電磁球閥、（28）減壓閥、（29）蓄能器控制閥、（30）蓄能器來實現工作臺的移動和加工時的鎖緊狀態。加工時，由減壓閥（28）、高壓電磁球閥（25）、壓力繼電器（24）、蓄能器控制閥（29）、蓄能器（30）組成的旁通補壓回路直接給油缸進給油腔供設定值壓力油，使得油缸在加工時一直處于壓緊狀態實現工作臺油缸的鎖緊。鎖緊回路設置有壓力繼電器，鎖緊狀態時通過壓力繼電器（24）設定的高低壓進行系統的補壓，通過高壓電磁球閥（25）關閉來實現回路的斷開，此時由（30）蓄能器給鎖緊回路提供壓力油，當壓力值下降到壓力繼電器（24）設定下限值時，高壓電磁球閥（25）打開，系統即進行補壓，壓力達到設定上限值，高壓電磁球閥（25）關閉。

6.系統共設置有三個溢流閥，高壓部分由（19）號溢流閥控制，低壓部分由設置的2個（10）號溢流閥控制，鎖緊部分由（28）號減壓閥進行壓力控制。

7.設置有一個與主缸控制回路并聯的自動進給回路，最大程度上保留了原有機床的各個功能要求。

8.液壓系統設置了回油、冷卻油的冷卻器，能夠將系統發熱的液壓油進行冷卻控制在液壓系統的正常工作范圍內，能夠大大延長液壓油的使用壽命、液壓元件的使用壽命。

9.系統設置了多重過濾裝置，以確保伺服閥的一個良好的工作環境，在主軸油缸的進出口均設置有壓力管路過濾器，由于主軸運動頻率高，因此產生的磨損顆粒較多，通過設置的過濾器能夠將95%的固體顆粒進行過濾，以確保伺服閥的穩定工作。

10.液壓站設置有低液位保護、高油溫報警保護、過濾器堵塞報警保護等功能，能夠有效的反饋液壓系統的實時情況，以便設備的正常使用的維護。

四、改造后的預期成果

1.系統運行穩定，維護周期長，正常的維護檢修周期為6個月。目前設備每月大約需要進行8次維修維護。大大節省了維修成本，提高了生產效率。

2.維修簡便，所有的控制元件，除平衡閥以外。均集成在液壓站上，通過編寫PLC程序的故障檢查判斷程序，能夠將各個部位的故障現象進行分析判斷和反饋，維修簡單方便。不需要進行繁瑣的故障檢查判斷，節約了維修的人工成本。

3.液壓油使用周期長，改造前液壓油每個月需要進行過濾，過濾周期為6個月，更換周期為12個月。節約了液壓油的成本。

4.液壓元件標準化，改造后，所有液壓元件均為標準產品，維修備件采購簡單，快捷。

5.液壓站設置了冷卻系統，能夠將油溫維持在正常的范圍內工作，大大提高了液壓元件密封件的使用壽命和液壓油的使用壽命。節約了維修維護成本。

參考文獻：

[1] 聞邦椿，機械設計手冊，機械工業出版社，2010

[2]黃志堅，電液比例控制及應用實例，化學工業出版社，2015

[3] 黃志堅，液壓伺服比例控制及PLC應用，化學工業出版社，2014

[3] 駱簡文 朱琪 李興成，液壓傳動與控制，重慶大學出版社，2009

作者簡介：

梁喜汝，男，漢，廣東省云浮市，專科，助理工程師，研究方向：機械制造自動化.