数控车轮车床液压系统设计
摘要：介绍某数控车轮车床液压系统设计， 包括关键技术的应用， 以及试制中遇到的问题的处理， 分析其结构原理、特点及元件选择的原则。关键词：数控车轮车床液压系统； 比例减压阀； 油缸同步
机床工业是整个制造业的基础， 而高速、高效环保、智能化、机床功能的复合化是数控机床发展的方向。某数控车轮车床液压系统主要以节能、高效、环保为根本出发点， 完成对工件的加工， 机床的主要传动是摩擦传动， 工件装卡容易， 尽可能减少切削废料， 维修车轮时减少切削量， 保证材料的利用率。
该机床的电气控制系统是西门子８４０Ｄ， 工件的旋转和刀具的进给由机械控制， 液压部分主要控制工件的抬起、工件在切削过程中的浮动， 也就是摩擦传动。液压主要完成工件的装卡， 工件因毛胚不规则问题易导致传动上的失衡。主要用气动完成工件的测量。
该液压系统主要的难点： 因工件的重力导致液压系统压力的改变， 主要应用比例减压阀控制； 工件托起油缸的同步问题由可调式调速阀实现； 工件加工完成后， 为了解决下降时突然窜动， 下降由可调式节流阀控制。
１.车轮车床的工作原理车轮车床的工作原理见图１。
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图１ 车轮车床的工作原理
２.车轮车床的机床结构
车轮车床的机床结构见图２、３。
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图２ 车轮车床的机床结构图（一）
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图３ 车轮车床的机床结构图（二）
３.车轮车床液压元件的选用
考虑空载时机床液压系统支撑油缸速度和摩擦轮持续加载时高压， 选用双联泵， 有低压大流量和高压小流量； 考虑到工件重力的变化， 选用比例减压阀随时调整持续加载时的压力； 考虑到切削中间可能出现系统停止工作， 或没有压力造成工件掉下的情况， 选用液控单向阀。
４.车轮车床液压工作原理
双连泵由低压变量叶片泵和高压柱塞泵组成， 在系统中的作用是工作的时候用高压， 快速上升时低压变量泵补充流量， 即快速时能快速， 有负载时就转为高压。单向阀的主要作用是实现双泵供油的快速运动回路。比例减压阀的作用是实现负载变化时压力的随动。换向阀的主要作用是控制油缸的升起、下降， 工件的持续加载。调速阀的作用是调整油缸的同步性，保证油缸空载时的同步。液控单向阀的作用是保证系统停止运转时的安全。
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图４ 车轮车床液压系统原理图
液压动作顺序： 换向阀８ 通电， ４ 个抬升油缸上升， 上升到位， 把车轮从导轨推到４ 个抬升油缸上方。压下装置和外轴箱支撑固定车轮。阀４、５、８ 通电， 持续加载。机械摩擦轮带动车轮转动， 刀架开始切削。完成切削， 撤掉持续加载， 阀８ 通电， 抬升油缸下降， 完成一个循环。
５.比例阀在车轮车床中的作用和试制时遇到的问题
比例阀在该液压系统中的作用是根据车辆轮对的重力调整压力， 使持续加载始终在一个合理的范围，不能太大导致压下装置被顶坏； 在车轮加工时不能太小， 摩擦力小不能克服切削力时， 切削时会造成打滑。该液压系统中设置了压力传感器， 能直接把系统压力反映到电气系统， 在操作按钮站上安装了比例减压阀的输入电压控制按钮， 能随时调整系统的持续加载压力。
在机床调试初遇到的比例阀导致的抬升油缸的问题解析： 油缸抬升到位， 工件装卡完成， 持续加载时， 抬升油缸不能保持， 压力传感器上的压力为０.. ３ＭＰａ， 此压力不足以抬起４ 个抬升油缸。检查发现不是泄漏问题造成的压力流失， 然后检测比例减压阀输入电压， 发现输入电压太小， 使比例减压阀处在大概关闭的位置， 导致系统没有压力。
６.４个抬升油缸的同步
刚开始设计此液压系统的时候没有考虑到４ 个抬升油缸的同步问题。因为油缸抬升时没有负载， 是空载上升， 试制后发现抬升时４ 个油缸逐个抬起， 虽然对机床大的功能方面没有影响， 但是感觉不舒服， 现场安装人员也针对这个情况给作者提出了意见。对此问题做出了两个方案： 一个是用分流集流阀控制４ 个油缸， 另一个是每个油缸都加一个调速阀。比较两个方案发现： 用分流集流阀需要改动的地方太多， 集成块需要重新设计； 而调速阀则没那么麻烦， 叠加上就可以。对原理图进行修改， 安装上实物， 对４ 个油缸上的调速阀微调， 感觉效果还可以， 基本上能实现同步上升。
７.油缸在下降时的突然窜动问题
在试制时发现， 在持续加载切削完成后， 撤掉持续加载下降的过程中， 负载造成抬升油缸突然窜动。针对此问题， 特在油缸下降回油上增加一个节流阀，增加回油背压， 使油缸在下降时有个缓冲， 解决了突然窜动。
８.结束语
设计的车轮车床液压系统在试制过程中发现的问题已经进行解决了， 已成功应用于产品， 用户反映良好。
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