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液壓系統在五軸加工中心上的應用研究
閱讀：302 發布時間：2020-8-11文章預覽：
隨著數控加工中心技術的不斷發展，對數控加工中心的技術要求越來越高，為了適應市場的需求，打破國外五軸加工中心的制約，我廠不斷地總結經驗，改進五軸加工中心，并加大加工中心的工作范圍。工作臺直徑也從小400升級為小660,從而適應大部分企業零件的尺寸加工要求。
我廠研發的門式五軸加工中心，具體一次裝夾，實現銑削、鉆削、鏜孔、攻絲等多種加工方法。并且可以連續加工復雜曲面的特點,如葉輪、葉片等復雜零件。然而要實現以上的五軸功能，則需要配備整套液壓控制系統，從而實現五軸加工中心各項功能的順暢操作。
1液壓系統控制的主要功能部件研究L1主軸的特點研究
為了適應高速切削的特性，采用德國18 000 r/min電主軸。主軸錐孔為德國標準HKS-A63。加工中心刀具安裝在主軸錐孔內，在操作加工中心時，需要實現加工中心刀具的松開及夾緊功能。該功能由液壓系統控制實現。通過液壓系統控制主軸尾部內的液壓油缸活塞實現該功能。
1.2轉臺的特點研究
在五軸加工中心的功能部件中，轉臺是非常了加工中心的兩個旋轉軸功能。我廠的轉臺采用德國高剛性、高承載的4軸雙驅力矩轉臺，C軸同樣是力矩電機驅動。為了適應機加客戶對加工零件尺寸的需求，該轉臺的直徑為小660,承載可達It。從而滿足工廠的使用需求。
在加工中心的操作過程中，轉臺同樣需要夾緊及松開。在加工中心重切的過程中，需要液壓加緊,在加工中心五軸聯動切削的過程中，需要液壓松開。從而實現五軸聯動切削功能。
該轉臺有兩個4軸，一個C軸。因此，液壓系統需要控制三路，實現松開與夾緊功能。
2液壓系統的設計及液壓元件的選擇
在設計加工中心液壓系統前，需要對加工中心的使用條件進行分析。在五軸加工中心操作過程中，主軸松夾刀與轉臺的松夾需要獨立控制。而轉臺又分雙4軸和C軸，為了便于了解每一路的使用情況，雙4軸拆分開，每個4軸采用單*路控制,C軸采用單*路控制，因此，一共需要四路分別對主軸及力矩轉臺進行松夾控制。
在液壓系統設計時，壓力和流量是滿足使用要求的關鍵。根據主軸說明書可知，主軸的松刀壓力需要8?lOMPa,夾緊時活塞復位壓力3.5MPa。轉臺夾緊所需壓力5 ?7MPa〇
以下為該套液壓系統的動力元件部分，具體原理圖如圖1所示。
液壓原理圖動力源部分：由電機泵組3從油箱1中把油泵出，經過濾油報警器5把油過濾后，經過單向閥6進入P口，從而進入液壓控制元件（圖3 ,終作用于液壓執行元件，實現轉臺的夾緊與松開。
動力元件中：液位報警器2的作用是當液壓油低于設定液位時,會報警，提示操作者液壓油不足，需要加液壓油；油溫報警器4的作用是當系統油溫過高時,會報警，提示操作者油溫過高，會影響系統的壓力，需要及時冷卻液壓油；單向閥6的作用為防止液壓油回流導致系統壓力降低;球閥7的作用是維修液壓站的時候，把蓄能器的壓力卸掉，防止發生意外;球閥8的作用是控制蓄能器是否給系統供油；壓力表9的作用是實時監控系統壓力；蓄能器10的作用是當泵停止工作的時候或系統下電的情況下，依然給系統供油，保證轉臺夾緊位置不變;溢流閥11的作用是保證蓄能器的壓力，并在系統壓力過載的情況下卸載，保證系統的安全使用；壓力繼電器12的作用是隨時監
測系統的壓力，從而控制泵的啟動和停止。兩位四通換向閥13的作用是在維修時給系統卸壓；溢流閥14的作用是保證泵的出口壓力，并在泵的壓力過載的情況下卸載，保證系統的安全使用；散熱器15的作用是冷卻液壓油，防止系統油溫過高。濾油器16保證系統液壓油的清潔,防止液壓元件堵塞。
液壓油由動力源部分，從P口進入圖2,經過液壓閥板10,經由轉臺減壓閥11,通過換向閥進入轉臺油缸，并通過轉臺壓力繼電器9,控制夾緊油壓，終通過控制換向閥的方向，實現轉臺的夾緊與松開。由于轉臺液壓缸為彈簧缸，因此，只需要控制單路的通斷即可。主軸刀具的松夾與轉臺類似,液壓油由動力源部分，從P口進入液壓閥板10,經由A口減壓閥3及B口減壓閥2,通過兩位四通換向閥1進入主軸油缸，并通過B口壓力繼電器4及A口壓力繼電器5,控制夾緊油壓，終通過控制換向閥的方向控制主軸刀具的松夾。
3結論
我廠對五軸加工中心的液壓系統的研究，建立在充分了解五軸功能部件及加工中心試用條件的前提下。主要控制功能部件電主軸的松夾刀，以及力矩轉臺雙4軸及C軸的松夾。該液壓系統的設計及液壓元件的選擇,充分考慮了功能部件的使用條件，及五軸加工中心的操作要求。終滿足了加工中心的使用要求。
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結束語：