缸體立式雙軸雙進(jìn)給數控珩磨機液壓系統的研制

　　YTR100/ 105 系列柴油機缸體生產(chǎn)線(xiàn)的組合機床的設計制造與安裝。在缸體孔的加工中,最后一道工序是珩磨,其加工精度直接影響著(zhù)柴油機的整體性能。為此,我們著(zhù)手研制開(kāi)發(fā)了柴油機缸體孔專(zhuān)用數控立式雙軸雙進(jìn)給珩磨機。它的自動(dòng)化程度較高,能實(shí)現全自動(dòng)工件輸送,珩磨主軸的旋轉采用無(wú)極變頻調速技術(shù),往復運動(dòng)采用“行程控制”操縱箱控制,換向位置精度高。采用雙進(jìn)給珩磨頭,一次完成孔的粗珩、精珩及光珩。配有氣動(dòng)自動(dòng)測量?jì)x,能自動(dòng)控制粗珩、精珩、光珩之間的轉換及珩到設定尺寸時(shí)自動(dòng)停止。采用數控系統實(shí)現整機的自動(dòng)化控制,能加工三、四、六缸等缸體,更換品種時(shí),只需通過(guò)轉換開(kāi)關(guān)來(lái)選擇不同的加工程序。

2 珩磨機液壓系統的組成及工作原理

　　2.1 液壓系統的組成

　　液壓系統(見(jiàn)圖1) 由液壓油源、控制油路、及液壓缸等組成,采用疊加閥型式。系統由兩臺葉片泵提供液壓油源,一套油源供給左邊珩磨頭的往復缸及漲砂條缸用的壓力油,另一套油源除了供給右邊珩磨頭的往復缸及漲砂條缸的用油外,還供給系統的上下料、夾緊、抬起、插銷(xiāo)等輔助動(dòng)作用油。左邊珩磨頭與右邊珩磨頭的動(dòng)作完全相同(圖中省略) 。根據不同的加工品種,兩泵可單獨工作,又可同時(shí)工作。珩磨頭漲縮缸通過(guò)連桿與珩磨頭連在一起,由往復缸的活塞桿帶動(dòng),旋轉著(zhù)在孔中做上下往復運動(dòng),同時(shí)漲縮缸動(dòng)作,把砂條漲出,以完成珩磨。

圖1 　液壓系統原理圖

　　2.2 系統工作原理

　　液壓系統工作循環(huán)及原理如下(其中電磁鐵動(dòng)作見(jiàn)表1 ,液壓原理圖見(jiàn)圖1) :

　　(1) 液壓泵起動(dòng)　壓力油經(jīng)電磁卸荷溢流閥流回油箱,液壓泵卸載。

　　(2) 托架抬起　此工步是讓夾具上的托架抬起至一定高度后,隨伺服移動(dòng)工作臺移動(dòng)至接料位,為接料作好準備。電磁鐵1DT、9DT 通電,托架抬起。抬起壓力由減壓閥J2調整。

　　(3) 送料及送料返回　工作臺移至接料位后,6DT、7DT通電,壓力油經(jīng)換向閥1、電磁節流閥2 至液壓缸,快速送料。送至一定距離后,7DT 斷電,油液經(jīng)節流閥進(jìn)入液壓缸,實(shí)現緩沖送料。當送料到位后,6DT斷電,7DT通電,送料缸自動(dòng)返回。

　　(4) 托架落下　送料到工作臺上后,工作臺移至加工位,9DT斷電,托架落下。

　　(5) 插銷(xiāo)　此工步是將定位銷(xiāo)插入工件的定位銷(xiāo)孔中,以實(shí)現工件的定位。當托架落下后,10DT 通電,壓力油經(jīng)換向閥10 至液壓缸無(wú)桿腔,實(shí)現插銷(xiāo)。

　　(6) 夾緊　插銷(xiāo)后,壓力繼電器3SP 動(dòng)作,使4DT通電,壓力油經(jīng)減壓閥J1 、換向閥8 至無(wú)桿腔,夾緊工件。夾緊壓力由減壓閥J1 調整,一般為115～2 MPa 。

　　(7) 主軸慢下　夾緊工件后,壓力繼電器1SP 動(dòng)作,2DT、14DT 斷電,壓力油經(jīng)節流閥4、換向閥5 的右位、電動(dòng)單向調速閥6、單向閥7 進(jìn)入“行程控制”操縱箱。操縱箱由先導閥、換向閥、液動(dòng)閥等組成。在圖示情況下,壓力油同時(shí)進(jìn)入先導閥、換向閥和液動(dòng)閥,通過(guò)控制油路使液動(dòng)閥和換向閥處于各自的位置,主壓力油經(jīng)換向閥的右位、液動(dòng)閥的左位進(jìn)入液壓缸的無(wú)桿腔和有桿腔,形成差動(dòng)回路,活塞向下移動(dòng)。有桿腔的回油需經(jīng)單向順序閥,其作用是為了防止活塞和運動(dòng)部件在懸停期間因自重而自行下滑。調整時(shí)要使其開(kāi)啟壓力稍微大于活塞和運動(dòng)部件因自重而在液壓缸下腔產(chǎn)生的壓力。主軸慢下的速度由電動(dòng)單向調速閥6調整。14DT 通電時(shí),漲砂條缸活塞處于中間位置,砂條在縮回狀態(tài),其原理見(jiàn)回中位。單向閥7 的作用是防止停機時(shí),因順序閥的微小泄漏而引起活塞下降。

　　(8) 低壓粗珩　主軸慢下至下端終點(diǎn)時(shí),碰到擋鐵,通過(guò)杠桿機構使先導閥換向,接通左位。主軸由變頻電機帶動(dòng)開(kāi)始旋轉,3DT 通電,壓力油經(jīng)節流閥4、換向閥5 的右位,電動(dòng)單向調速閥6、單向閥7 至操縱箱中。此時(shí)先導閥控制的換向閥也接通左位,壓力油經(jīng)換向閥的左位、液動(dòng)閥的左位、單向順序閥至液壓缸的有桿腔,活塞快速上移。當上移碰到上端擋鐵時(shí),杠桿機構操縱先導閥換向,又開(kāi)始快速差動(dòng)向下運動(dòng)。移動(dòng)的速度可由節流閥4 調整,其調整范圍為3～2514m/ min。主軸往復移動(dòng)的同時(shí),壓力油經(jīng)減壓閥J 5 、換向閥11 、12 、13 的右位至漲砂條缸的無(wú)桿腔,有桿腔回油經(jīng)閥14 、13 的右位、單向閥至油箱,活塞向下移動(dòng),由其控制的珩磨頭粗砂條漲出,實(shí)現低壓粗珩。因減壓閥的最低穩定壓力為015 MPa ,而低壓珩磨時(shí)僅需要013 MPa 左右,所以在此回路中,采用開(kāi)啟壓力約為0135 MPa 的單向閥作為背壓閥。調整J5 約為0165～1115 MPa ,這樣作用在活塞上的力相互抵消一部分,使最終作用在砂條上的力達到要求的數值。此回路中有一個(gè)固定節流孔,它能使珩磨頭壓力在小范圍內波動(dòng)時(shí)迅速穩定。

　　(9) 高壓粗珩　低壓粗珩到一定尺寸時(shí),氣測裝置發(fā)信號,11DT 通電,壓力油經(jīng)減壓閥J4 、換向閥11左位、12 的右位、13 右位至液壓缸無(wú)桿腔,實(shí)現高壓粗珩。J4 的調整壓力約為0185～1135 MPa 。

　　(10) 低壓精珩　高壓粗珩到一定尺寸時(shí),氣測發(fā)信號,13DT 通電,壓力油經(jīng)減壓閥J5 、換向閥11 、12 的右位、13 的左位、14 的右位至液壓缸的有桿腔,無(wú)桿腔回油經(jīng)換向閥13 的左位、單向閥至油箱?；钊蛏弦苿?dòng),精砂條漲出,實(shí)現低壓精珩。

　　(11) 回中位　低壓精珩到一定尺寸時(shí),氣測發(fā)信號,14DT 通電,壓力油經(jīng)減壓閥J5 、換向閥11 、12 、13 的右位至液壓缸的無(wú)桿腔,此時(shí)液壓缸最下端油口被閥14 封死,回油經(jīng)液壓缸中間的油口、換向閥14 的左位、閥13 的右位、單向閥至油箱,活塞向下移動(dòng)。當活塞下移至液壓缸體中間位置時(shí),活塞的寬度將中間油口封死,活塞停止在中間位置,精砂條縮回。

　　(12) 光珩　低壓精珩后,尺寸基本達到設定值,再經(jīng)過(guò)光珩是為了修整孔的光潔度?；刂形缓蠼?jīng)過(guò)一定時(shí)間,12DT、13DT 通電,壓力油經(jīng)減壓閥J3 、換向閥12 、13 的左位、14 的右位至有桿腔,無(wú)桿腔回油經(jīng)13的左位、單向閥至油箱?；钊蛏弦苿?dòng),精砂條漲出,實(shí)現光珩。J 3 的調整壓力約為0145～0165 MPa 。

　　(13) 主軸慢上　光珩至設定值,氣測發(fā)信號,3DT斷電,14DT、15DT 通電,再次回中位,主軸停轉。壓力油經(jīng)節流閥4、換向閥5 的右位、電動(dòng)單向調速閥6、單向閥7 至操縱箱,因15DT 通電,液動(dòng)閥總是處于右位,此時(shí)不論珩磨頭正向下或向上運動(dòng),即不管先導閥處于哪個(gè)位置,活塞立即向上慢速運動(dòng)。

　　(14) 放松　磨頭上移至水圈位時(shí),如需在下一工位繼續加工,則移動(dòng)工作臺至下個(gè)工位。如果已加工完畢,則5DT通電,壓力油經(jīng)減壓閥J1 、換向閥8 至夾緊缸,完成工件的放松。

　　(15) 拔銷(xiāo)　放松以后,10DT 斷電,壓力油經(jīng)換向閥10 至插銷(xiāo)缸,完成拔銷(xiāo)動(dòng)作。

　　(16) 托架抬起　工作原理同前,拔銷(xiāo)后,移動(dòng)工作臺移至下料位,托架抬起。

　　(17) 下料　托架抬起后,8DT 通電,壓力油經(jīng)換向閥3 至下料缸,完成下料。接著(zhù)進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。

3 液壓系統的主要特點(diǎn)

　　(1) 采用電磁溢流閥的卸載回路,使泵在卸載狀態(tài)起動(dòng),降低了系統發(fā)熱和功率消耗;

　　(2) 采用差動(dòng)回路使珩磨頭往復運動(dòng)速度相同,為防止活塞和運動(dòng)部件在懸停期間因自重而自行下滑,系統采用單向順序閥的平衡回路;

　　(3) 采用“行程控制”操縱箱控制往復運動(dòng),結構緊湊,換向精度和換向平穩性都很高,往復頻率達45次/ min。采用雙進(jìn)給珩磨頭,一次完成孔的粗珩、精珩及光珩;

　　(4) 系統除氣測控制部分外,基本上由電氣行程開(kāi)關(guān)作為各換向閥的信號源,所以基本上是一個(gè)行程控制多缸順序動(dòng)作系統,位置和行程調整方便,電氣互鎖,動(dòng)作可靠;

　　(5) 通過(guò)減壓閥與換向閥的組合,可分別實(shí)現珩磨所需的3 種壓力?；赜吐分性O置背壓閥,擴大了減壓閥的最低穩定工作壓力范圍;

　　(6) 系統采用疊加閥型式,外觀(guān)整齊,安裝方便。多處設置了壓力檢測點(diǎn),便于調試以及日后發(fā)生故障時(shí)分段檢測。設置了堵塞報警,當由于堵塞使回油壓力升高時(shí),壓力繼電器5SP 發(fā)出信號,開(kāi)始報警,便于及時(shí)更換濾芯。

4 結束語(yǔ)

　　經(jīng)過(guò)現場(chǎng)安裝調試,珩磨機已經(jīng)能加工出合格零件,珩磨出的缸體孔的直徑在要求的公差范圍內,圓柱度為0101 mm ,表面粗糙度達到Ra 012 ,完全滿(mǎn)足加工工藝的要求。整機性能穩定,操作簡(jiǎn)便,自動(dòng)化程度高,達到了設計的目的。