【摘 要】 目前，液压技术在机床设备领域已十分成熟，应用也非常广泛。作为较常用的非标设备，旋压机的液压结构相对复杂。以废旧旋压机为例，经过电气控制系统及机械液压系统改造后设备使用效果较为理想。本文讲述的为液压机液压部分的设计改造方案。
【关键词】 机床 旋压机 液压 设计 改造
目前，液压技术在机床设备领域已十分成熟，应用也非常广泛。作为较常用的非标设备，旋压机的液压结构相对复杂。举例如下：某单位收购报废100kN双轮旋压机，机床主体较为完整，但纵向、横向进给系统原为滚珠丝杠结构已全部损毁，液压站及部分油缸破损已无法使用，欲改造后使用。经过电气控制系统及机械液压系统改造后设备使用效果较为理想。现将机械液压部分改造方案介绍如下。
1 概述
旋压机改造将纵向、横向滚珠丝杠进给机构改为液压伺服机构。尾顶油缸、尾顶座锁紧油缸、退料油缸和调整油缸均采用液压控制，缺失油缸配制。
液压站油箱及液压系统钢管均采用不锈钢材料，软管采用高压软管，油路块进行非晶镀镍防锈处理。
液压站动力源为2台变量柱塞泵，由2台功率为18.5KW电机驱动。
液压系统采用油冷机对油箱液压油进行冷却。
油箱容积为800L。液压系统采用L-HM46抗磨液压油。液压系统油泵（变量柱塞泵）额定工作压力为15MPa。
2 液压系统工作原理说明
2.1 油源部分（见图1）
两横向伺服油缸由序号001-1主泵1供油。两个纵向伺服油缸、尾顶油缸、尾顶座锁紧油缸、退料油缸和调整油缸均由序号001-2主泵2供油。
油泵出口油液经过滤精度为3μm序号006的过滤器进行过滤。系统总回油流回油箱前经过滤精度为10μm序号015的过滤器进行过滤。这样既保证了液压回路中油液的清洁度，又保证了油箱中油液的清洁度。
油冷机进油口经过滤精度为100μm序号014的过滤器进行过滤。
序号001-1主泵1的油压由泵体上调压装置进行调压设定。序号023换向阀YV01b得电溢流阀003设定安全保护压力，YV01a得电溢流阀003设定录芯模压力。
序号001-2主泵2的油压由泵体上调压装置进行调节设定。由序号004溢流阀调节设定安全保护压力。
为减小流入纵向、横向伺服系统油液的压力脉动，设置序号020蓄能器。
纵向、横向伺服系统油路块上设置了序号108排气测压接头，并为用户提供序号107测压装置。
序号103-1、103-2电磁换向阀分别为前、后横向油缸使能阀。
序号201-1、201-2电磁换向阀分别为前、后纵向油缸使能阀。
序号013油冷机对油箱油温进行检测和控制，设定油温为40℃。
为防止油泵吸空及维修方便，电气保证只有序号018蝶阀打开，序号017行程开关发讯号，油泵电机才能启动。
2.2 纵向、横向电液伺服闭环控制
前、后旋轮座的纵向进给和前、后旋轮的横向进给均采用电液伺服闭环控制。纵向油缸和横向油缸的运动在其使能阀得电后由计算机经伺服放大器输入到电液伺服阀的电流信号和经球栅尺反馈信号所组成的闭环系统进行控制。纵向、横向液压设计见图2、图3。
2.3 录芯模轨迹
为获取电子模板，在录芯模轨迹时，纵向伺服系统闭环控制纵向（Z轴）进给，连接在横向油缸上的旋轮在油压作用下紧贴芯模横向（X轴）运动。纵向（Z轴）和横向（X轴）位置传感器（球栅尺）将采集的纵向（Z轴）和横向（X轴）轨迹数据存入计算机。
旋轮紧贴芯模录制芯模轨迹时，为达到既贴模又使贴模力较小，采取了3个措施：
（1）序号001-1主泵1压力由序号003溢流阀调为2MPa，再经序号104减压阀减压。
（2）横向油缸采用差动连接油路。
（3）纵向（Z轴）进给运动的方向应选择在录制中旋轮横向（X轴）外伸运动状态。
2.4 调整油缸的调整
考虑到调整油缸的调整是在机床停止旋压的情况下进行调整并锁定的特点，用调整油缸进行调整时可将序号001-2主泵2的压力调至2～5MPa。其速度由序号602-1、602-2、602-3、602-4叠加式单向节流阀调整。调整完毕锁定后再将压力调回15MPa，以便进行旋压工作。见图4。
3 液压系统的调试方法
3.1 启动油泵电机前的准备
（1）检查液压站上油路标识是否与所联结的油缸相符。
（2）打开主泵1、主泵2泄油口，向泵壳体内注清洁工作液，注满后将泄油口接好。
（3）电气保证所有电磁阀的电磁铁处于失电状态。
（4）向蓄能器020-1、020-2充氮气，充气压力为10MPa。
（5）打开蝶阀018，行程开关017发讯号。
（6）由液位计012观察液位高度，应为油箱高度的80%。
3.2 启动油泵电机
（1）电气保证行程开关017发讯得电状态（即蝶阀018打开），方能启动油泵电机。
（2）应在所有电磁阀电磁铁失电状态下启动油泵电机。
（3）油泵电机转向应正确，从电机风扇方向看应顺时针旋转。
3.3 卸荷运转
电磁换向阀023电磁铁YV01a和YV01b均失电，溢流阀004电磁铁YV02得电，启动油泵电机002-1、002-2，运转5分钟。
3.4 油泵满负荷运转
横向油缸和纵向油缸输出力均为200kN且电液伺服控制输出功率约为最大时，主泵1、主泵2出口压力为15MPa，分别由压力表009-1（主泵1）和009-2（主泵2）显示。压力调定后满负荷运转15分钟。
3.5 各油缸压力的调节
系统可以在按额定设计参数调定的压力下正常工作，即按3.4所调定的压力，也可以根据具体旋压件所需旋压力来调定系统压力，以使系统功率损失小，油液发热少。
（1）纵向油缸、横向油缸按设计旋压力调定系统压力。横向油缸和纵向油缸输出力均为100kN，主泵1、主泵2出口压力调为15MPa，溢流阀003、004压力调为16.5MPa起安全保护作用。序号009-1（主泵1）、009-2（主泵2）压力表显示压力。
当实际旋压力小于设计旋压力参数时，则油缸实际输出力自适应于负载力。
（2）纵向油缸、横向油缸按具体产品工艺实测旋压力。进行工艺试验时，可用序号107测压装置通过序号108排气测压接头实测旋压力。
纵向油缸输出力FZ
FZ=8.48·PB-11.31·PA
FZ——纵向油缸输出力（拉）kN
PA——无杆腔实测压力 MPa
PB——有杆腔实测压力 MPa
横向油缸输出力FX
FX=9.5·PA-7.54·PB
FX——横向油缸输出力 kN
PA——无杆腔实测压力 MPa
PB——有杆腔实测压力 MPa
（3）尾顶油缸压力调节及顶紧发讯。尾顶油缸设计顶紧力80kN，由序号401减压阀调节压力为12.5MPa，序号009-4（尾顶）压力表显示压力。
尾顶力F
F=6.36·P
F——尾顶力 kN
P——尾顶压力表显示压力 MPa
当顶紧力达到序号402压力开关设定值时，压力开关402发讯，方可执行下道工序。尾顶及尾顶座锁紧油缸液压设计见图5。
（4）退料油缸压力调节。退料油缸设计退料力为50kN，由序号301减压阀调节压力为8.5MPa，序号009-3（退料）压力表显示压力。退料油缸液压设计见图6。
退料力F
F=6.36·P
F——退料力 kN
P——退料压力表显示压力 MPa
3.6 各油缸速度调节
在调试某一油缸动作前，应先将其它油缸退回到适当位置，以免调试中发生干涉。
调试油缸动作时，可将压力调低些。在旋压工件前调试工艺参数时，应将压力调至旋压件时的压力和速度。
（1）纵向、横向伺服油缸速度调节。纵向油缸、横向油缸速度由输入其电液伺服阀的输入电流进行控制。速度根据工艺要求由计算机给出指令控制。
（2）尾顶油缸速度调节。尾顶油缸进、退由序号303-2叠加式单向节流阀调节。
（3）调整油缸速度调节。调整油缸速度分别由序号602-1、602-2、602-3、602-4单向节流阀调节。
（4）退料油缸速度调节。退料油缸进、退由序号303-1叠加式单向节流阀调节。
4 液压系统维护注意事项
（1）油箱注入液压油之前必须清洗干净。
（2）液压元件、油箱、油缸、油管、油路块、管接头拆装维修中一定要保持清洁干净，不得进入任何杂物。
（3）使用符合国家要求的桶装L-HM46抗磨液压油。经过滤精度10μm的滤油车向油箱注入液压油。
（4）滤油器堵塞报警，应停机更换滤芯。滤芯没达到堵塞报警程度，可根据旋压机实际开机工作时间和液压油洁净度实际情况更换滤芯，更换周期可定为一年。
（5）油冷却按其《操作使用说明书》使用。
（6）空气滤清器010定期清洗，以保持油箱内液面压力为大气压力，避免油泵出现空穴现象。
（7）在安装电液伺服阀101-1、101-2、101-3、101-4之前，必须将伺服回路及伺服油缸清洗干净。
（8）工作油液更换周期一般可定为12～18个月，亦可根据实际使用情况更换。
（9）经常从液位计012观察油箱内的液位高度，液位高度保持在液位计012显示窗口的上端LH和下端红线之间，当低于红线时应用滤油车向油箱内加油。
（10）拆卸维修液压系统、油路块及安装其上的液压阀之前，应松开蓄能器截止阀021小轮，使蓄能器020泄压，方可拆卸维修。维修完毕后应将截止阀021小轮拧紧。 |
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