数控车床液压系统的设计分析

王娇元

摘 要：简要介绍了数控车床液压系统结构组成，分析了数控车床液压系统设计，阐述了数控车床液压系统动作设置要求，以供参考。

关键词：数控车床；液压系统；设计分析；液压泵

中图分类号：TH137 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.087

近年来，我国快速发展的航天、船舶、汽车等行业对转体类零件的需求量大幅度上涨。数控车床主要用于加工生产各种盘类或者轴类的零件，有效切削回转体、圆锥、圆弧和螺纹的内外曲面。液压系统设计应遵循经济适用的原则，充分考虑到数控车床的结构组成和空间，优化液压系统设计，从而实现运行的可靠、平稳。

1 数控车床液压系统结构组成

数控车床液压系统主要由OPTION液压回路、尾架顶紧和松开回路、刀塔锁紧和换位回路、卡盘松开和夹紧回路等部分组成，如图1所示。其设有空气滤清器、进油滤油器，用于数控车床油液的清洁，减少回转液压缸的磨损，延长数控车床的使用期限。为了降低数控车床的功耗，根据其运行要求，利用变量叶片泵进行供油，在液压泵出口位置设置单向阀，避免数控车床外负载过大或者突然断电造成液压油倒流。

2 数控车床液压系统设计

2.1 选择合适的液压泵

2.1.1 液压泵最大工作压力Pp

液压泵最大工作压力Pp的计算公式为：

. （1）

式（1）中：P1为液压马达或者液压缸最大工作压力； 为

从液压马达或者液压缸到液压泵出口之间的管路损失。

根据数控车床液压系统管路图准确计算元件，对于液压系

统设置有调速阀的， =（0.5～1.5）MPa；对于流速小、管

路简单的液压系统， =（0.2～0.5）MPa。

2.1.2 液压泵流量Qp

当数控车床液压马达或者多个液压缸同时工作时，液压泵输出流量Qp：

. （2）

式（2）中：K为液压系统泄漏系数，取1.1～1.4； 为液

压马达或液压缸同时动作的最大总流量，对于采用节流调速的液压系统，应合理设置溢流阀最小溢流量，通常情况下取5×10-5 m3/s。

液压系统采用蓄能器作为动力源，有如下公式：

. （3）

式（3）中：K为液压系统泄漏系数，取K=1.2；Z为液压马达或者液压缸的个数；Vi为液压马达或者液压缸的工作周期以内的总耗油量，m2；Tt为液压设备工作周期，s。

2.2 液压阀选择

结合数控车床液压系统的实际液压阀最大流量和工作压力，选择标准的液压阀件；根据液压泵最大流量，选择溢流阀；结合数控车床液压系统的最小稳定流量，选择合适的调速阀和节流阀，满足数控车床的最低稳定速度运行要求。

2.3 液压回路设计

数控车床液压系统采用恒流供油方式，根据机械设计手册，液压系统缩回速度设置为15.8 mm/s，伸出速度设置为10 mm/s。为了确保液压系统在运行过程中能够按照数控车床设计要求的速度进行动作，通过节流进行调速，优化液压系统流程，液压油流过调速阀、减压阀和单项阀，由液控单向阀和电磁换向阀进入液压缸，然后回到油箱，通过溢流阀调节和控制变量泵运行压力，发挥防止液压系统过载和安全保护的作用。

2.4 主轴箱液压系统设计

合理调整液压系统运行参数，重型数控车床液压系统压力设计为1.3 MPa，通过溢流阀进行压力调整，压力范围为0.8～3 MPa。主轴箱润滑和变速用液压元件，利用双电磁铁四通阀、控制阀，定量叶片泵，采用额定功率约0.75 kW的液压电机。

2.5 尾台液压系统设计

尾台液压系统由润滑装置、控制阀、操纵板、管式单向阀、吸油过滤器、空气滤清器、高压叶片泵等组成。通过电磁换向阀控制液压系统缸动作。这种尾台液压系统设置有四个液压锁紧缸，在尾座上锁紧蝶形弹簧，确保其安全。液压系统调整范围控制在15～16 MPa，利用溢流阀调整和控制液压系统压力，保持22 L/min的工作流量。

3 数控车床液压系统动作设置要求

3.1 工件松开、夹紧

在数控车床运行的过程中，快速旋转切削工件，因此对于工件的夹紧设置有着特殊要求。在突然停电、机床运行故障等特殊情况下，确保可靠夹持工件，设置多重保护设备，提高数控车床的可靠性和安全性。

3.2 工件轴向顶紧

结合零器件的加工设计要求，利用活动顶尖顶紧工件，从而提高工件强度和刚性，避免零件切削过程中出现扭曲或者振动，数控车床具有自动化、高效的特点，通过液压油缸推动套管用于数控车床套管伸缩。

3.3 拖板平衡

数控车床的小托板、刀盘、刀台等部件连接为一个整体，通过伺服电动机利用x轴滚珠丝杠进行移动。为了确保零件的切削加工精度，当小托板发生倾斜时，应合理控制小滚珠丝杠受力，通过平衡法进行调整，注意调整平衡阀、减压阀或者溢流阀。

4 结束语

数控车床在多个领域应用广泛，根据液压系统结构组成和工作原理，为了确保液压系统的可靠性和安全性，不仅要考虑到液压系统的实用性和可靠性，还要注意数控车床的维护维修，优化数控车床液压系统设计，严格把关液压系统各个设计环节，科学设置液压系统参数，提高数控车床的稳定性。

参考文献

[1]张志英. 数控车床液压系统设计[J]. 机械制造与自动化，2012（01）：33-35，60.

[2]隋连香，王晶. 卧式重型数控车床液压系统设计[J]. 液压与气动，2014（11）：61-62.

〔编辑：胡雪飞〕