激光切割机工作台升降装置的改进

杨 吉吉，刘文华，张 玉，郭 俊

（济南铸造锻压机械研究所有限公司，山东 济南 250022）

激光切割机工作台升降装置的改进

杨 吉吉，刘文华，张 玉，郭 俊

（济南铸造锻压机械研究所有限公司，山东 济南 250022）

激光切割机工作台的升降装置为液压系统控制加机械机构导向，实现板材的送料动作。但是原液压系统为调速阀控制，在实际操作中存在调节困难，不易实现平稳动作的问题。本文针对此问题，提出了解决方法。

机械制造；工作台；激光切割机；控制系统；改进

1 前言

激光切割机用于切割金属板材零件，尤其适于切割形状复杂的产品，加工板材最大厚度25mm，因此，在制造业得到广泛应用。机器工作台为送料机构，通过它的升降把板材送到加工区域。工作台采用液压缸升降加机械导向的方式动作，工作台的四角布置四个直径相同的油缸及导向装置，通过液压系统控制油缸来驱动工作台上升或下降。最初的液压系统采用调速阀控制方案，即每一个油缸对应一个调速阀，调速阀通过调节流量的大小来调整油缸的升降速度，要求通过调节达到4个油缸速度基本一致，起到工作台辅助同步的作用。同时，导向装置在工作台升降过程中起纠偏作用，保证升降动作的平稳与同步。

2 老系统的问题

（1）根据油缸速度=进入油缸的流量/油缸面积的原理，液压油进入油缸流量的大小直接决定油缸的升降速度。在液压系统的总流量一定的情况下，虽然每个油缸的流量都可以调节，但也出现了调节某一个油缸流量时其他油缸流量受影响的现象，再加上油缸数量较多，导致油缸速度越调越乱，不能平稳升降。此外调速阀调节困难，不易调节同步。

（2）原有液压系统在布局上没有考虑压差对油缸升降动作的影响，从调速阀到每一个油缸的管路长度不同，沿程流阻不同，导致油缸刚开始动作时就出现偏差，虽有纠偏导向装置，但往往反应滞后，影响精度。

（3）油缸与工作台、油缸与导向装置底座若为刚性连接，一旦油缸升降速度差异较大，易发生憋劲的现象，工作台被动锁紧，既不能上升，也不能下降。

产生上述现象的原因在于多缸动作不同步。多缸同步运动是液压技术中的一大难题，液压缸数目越多，同步难度越大，因为不同的执行机构在制造质量、结构刚度、负载、摩擦、泄漏等方面都存在差异。

3 系统的改进

针对该问题，根据同步精度要求的不同，有多种解决方案。装置采用液压缸速度同步和机械导向相结合的方案，液压系统根据流量均衡分配的思路，使用分流集流阀对进入四个油缸的流量进行平均分配。

液压系统总流量先由一个分流集流阀将总流量平均分成两路，再通过另两组分流集流阀将流量平均分成四路。通过这样“一分二，二分四”的方法保证油缸的升降速度相同。分流集流阀在安装时必须保持阀芯轴线水平，防止因阀芯自重影响精度。液压原理见图1所示。

同时分流集流阀安装时采取对称布置（图 2），使分流集流阀到各个油缸管路长度一致，尽量消除管路容积压差对油缸启动的影响。

除了上述的主要措施以外，在生产加工过程中，严格按设计尺寸控制液压缸内径及活塞杆径的加工误差，使各缸的工作面积尽可能一致。

由于采用分流集流阀控制同步，同步性能很好，所以可增加机械辅助导向，也可不要机械辅助导向。若不要机械辅助导向，则直接采用油缸内部结构导向，这种方案结构简单；若采用机械导向，则油缸与底座采用球铰连接，油缸只传递动力，另外采用导向杆导向，见图3所示。

导向杆2和油缸8固定在工作台1上，可以和工作台一起移动。油缸8下端的球铰7可在滑靴6内作360°任意角度摆动，滑靴6用螺钉固定在底座5上。油缸缸体带动工作台升降，同时导向杆2在铜套3内上下滑动，起导向作用。

4 结束语

本方案结构简单，使用方便，且成本低，具有较高的性价比。采用本装置的激光切割机，工作台升降平稳，同步性能好，操作简单，调节方便，特别适用于大批量生产使用。

[1]雷天觉.新编液压工程手册.北京理工大学出版社，1998-12.

[2]徐 灏.机械设计手册.北京：机械工业出版社，2000-6.

[3]路甬祥.液压气动技术手册，北京：机械工业出版社，2002.

[4]陈 愈.液压阀.北京：中国铁道出版社，1982-12.

[5]李宇顺.中国大功率激光装备的发展.锻压装备与制造技术，2008，43（3）:9-12.

[6]周鹏飞.数控激光切割机光路补偿措施的探讨.锻压装备与制造技术，2009，44（5）:50-53.

Improvement of lifting device on working table for laser cutting machine

YANG Zhe，LIU Wenhua，ZHANG Yu,GUO Jun
（Jinan foundry&Metalforming Machinery Research Institute Co.，Ltd.,Jinan 250022，Shandong China）

The traditional lifting device for working table of the laser cutting machine has been controlled by hydraulic system and guided by mechanical part，which can realize the feeding process of the sheet metal.But the hydraulic system has been controlled by speed control valve，which makes the adjustment difficult in stable movement.The solution has been put forward in the text.

Working table；Laser cutting machine；Control system;Improvement

TG485

B

1672－0121(2011)04－0040－02

2011-04-21

杨 吉吉（1980-），男，工程师，从事液压系统的设计研究