镗床液压操纵及分度定位机构的优化设计

高晓琳，卢 婧

(黑龙江工业学院，黑龙江 鸡西 158100)

镗床液压操纵及分度定位机构的优化设计

高晓琳，卢 婧

(黑龙江工业学院，黑龙江 鸡西 158100)

设计目的主要是通过对液压操纵机构的改进和对双层齿轮分度的设计完成对机械知识的综合运用。设计主要对镗床的液压操纵机构进行改良和优化；而对双层齿轮分度机构的设计完全是一种创新。

设计；液压操纵机构；双层齿轮分度

目前我国的镗床液压操纵变速机构还是以手动为主，比如说：工作不是很稳定，容易漏油等，[1]而且变速机构的液压系统还有一些缺点。本设计就是在现有的结构上对镗床的液压操纵变速机构进行改良,本着减小噪音，提高系统的稳定性以及增加密闭性原则。

对于高精度双层齿轮分度结构设计是一项有着很好应用前景的题目，它不仅可以提高原有的单层齿轮分度机构的精度，还可以引入传统的分度盘机构与之结合，使得机床可以根据加工零件的要求粗加工，或者精加工，不仅能够提高加工水平，同时能够提高机械加工效率。

一 液压操纵机构优化设计

1.液压操纵机构常用形式介绍。

液压机构通常主要依靠有压油液为能量介质来实现机械的传动和自动控制。

现阶段液压机构主要有以调速的液压系统(组合机床等)，以换向精度为主的液压系统(磨床系统等)，有以压力变换为主的液压系统(液压机系统等)，多个执行元件配合工作的液压系统(机械手液压系统等)……而镗床的液压操纵机构主要是以换向为主要目的，大体上属于以换向精度为主的液压系统。

2．液压操纵机构工作原理以及优缺点。

主要是通过点位液压缸活塞多种行程来满足拨叉停留位置的不同。由于设计中对位移精度的要求相对来说较低，所以设计系统的位移精度要求可以忽略，即只考虑是否可以到达指定位置。另外由于在某些镗床上已经有了液压操纵机构的应用，所以本设计有部分结构参考了现有的机构。

图1-1 点位液压缸工作示意图

液压系统工作原理：

首先使③通电，④，⑤，⑥断电，可以实现活塞右移，使活塞停留在中间位置，完成一次变速；如果使⑤通电④，③，⑥断电，则可以让活塞继续右移，最后停留在最右端，完成另一次变速。

此机构优点在于可以满足对于机床的要求，使机械结构简化。但是由于要求在机床上安装独立的液压供油系统，对于现在机床布局有了比较大的改动。总体上可以实现简单传动，简化了原来比较复杂的纯机械机构，因此还是有很大的工程应用价值。

3.液压操纵机构优化。

设计参数的确定。

设计时的已确定参数：

镗床的最大转矩：350KNM ；

主轴转速范围：12.5r/min—1400r/min；

主轴转速级数: 18级；

推动拨叉力(经验值)：30N—60N；

拨叉行程：三滑移齿轮：50mm,50mm；双滑移齿轮：64mm；

根据上述已知参数确定以下参数：

油路压力：〈2.5 Mpa;

油路介质：L-HH 68(润滑剂类无抗氧化剂精致矿物油，黏度等级68'10-6m2/s )。

在此基础上，以及结合各种现有的液压机构，主要提出了以下二种设计方案。

(1)直接采用液压马达来驱动主轴，进行变速。

原理：利用液压马达的转动特点，根据流量的多少来确定自己的转速，而且可以根据需要来进行反馈控制和实时测量。主要就是通过液压马达的输出轴通过连轴器和主轴相连接，实现无级变速。

优点：可以实现少有的无级变速；机构简单，便于维护；减小占地面积，简化机床结构。

缺点：要求的加工精度比较高；产品的价格相对较高；最主要的是输出转矩比较小，很难能够满足大转矩要求。

此方案液压原理图略。

通过可行性分析得到结论：转矩比较小，达不到所需要的转矩要求，而且在T618型镗床上应用很不经济。

(2)采用双速电机作为驱动，通过多个不同液压缸作为动力机构，实现对拨叉的控制。

原理：通过对多个液压缸的控制来实现对拨叉的操作，完成变速。主要就是利用液压缸油腔进出油的顺序不同来控制活塞杆一端拨叉的来回运动实现变速。[2]

优点：可以避免纯机械结构的复杂和各个机械单元的冲突；降低噪音，改善工作环境；有利于实现半自动化。

缺点：液压系统要求有油路和储油容器，增加了占地面积；油液的泄漏也是不可避免[3]。

通过可行性分析得到结论：可以满足转矩要求，而且也达到了机构简化的要求，只是液压缸的个数比较多，而且电机的要求也较高。

图1-2 操纵机构液压原理图

方案2不仅满足了设计的目的而且也对原有的机构进行了很大的调整，有利于机构的应用。最后确定方案2为设计方案。

三 分度定位机构优化

1.分度定位机构常用形式。

齿轮分度主要是通过齿轮的精度比较高的特点，使得齿轮转过一定的角度，从而到达要求分度的装置。现在最常用的就是单层的齿轮分度机构，大体上分为两种：一种是分度盘抬起的分度装置，另外一种是工作台不抬起的装置。两者有着共同的特点，分度精度相对较低，很难到达分级分度。此设计的目的主要是使得两部分很好地接合到一起，而且通过外部的伺服控制来达到分级的分度要求，与此同时还加入了传统的定位分度机构进行大度数分度。主要是通过液压系统的升降动作来完成对工作台的控制，实现上下两层转动分度。

2.分度机构工作原理以及优缺点。(主要介绍精分度部分)

主要是通过液压系统的升降动作来完成对工作台的控制，实现上下两层转动分度。

机械部分(精分度)工作原理：

首先是抬起油缸进油使得上层工作台抬起分度机构抬起工作台，而后根据输入进行转角；当转角满足要求后，放下工作台，下层分度机构进行反向转角，从而完成分度。

图1-3 分度机构机械结构简图

此机构完全体现了机械电子单元中的藕合特点，两部分即可以很好地工作，而且相互之间不会干扰，分度精度已经达到了分级标准。但是由于此机构属于第一次设计，在很多方面还不是很完善，因此需要进一步的改进和完善。

3.分度机构优化。

对于分度机构主要是要求分度时一定要有足够的精度，在分度完毕后必须可以锁死。[4]主要就是通过各种机械单元的相互之间的协调完成最后的动作。现在常用到的是工作台抬起式分度和工作台不抬起式分度。两者主要都是单层齿轮分度机构，精度不是很高。在设计液压系统时要根据已给的主轴转速范围和级数确定传动系统布置形式，得到形式，因此确定选用一个双作用单杆液压缸和两个点位液压缸。通过用双作用单杆液压缸来控制双滑移齿轮和利用点位液压缸操纵三滑移齿轮。为了避免液压缸在工作过程时产生液压冲击损坏液压缸，必须在每个回油路安装上节流阀产生背压，来克服冲击现象的产生，达到系统的稳定性。

液压原理图如下所示：

图1-4 分度机构液压原理图

通过此次的设计，让我对机械这门行业有了更深刻的了解，对于一个设计者来说要敢于创新，要有好的思路。同时我在设计过程中翻阅大量资料以及相关的机床介绍，并且深入行业中进行大量的调研工作，进行了可行性分析。总结设计方案及设计过程中主要的缺点和难点。

在设计中有几点成果和设想。

(1)镗床的液压操纵机构的改进，满足了机床对转速的要求，同时也降低了成本，因为该机构采用了单速电机的形式，引入了液压缸点位的应用，另外进一步向机电一体化程度方向发展，此设计对于今后对此机构进一步的研究和完善奠定研究基础。

(2)分度机构是在现在有时候传统的单层分度机构满足不了精度的前提下提出设计的方案。主要就是通过现在

已经很成熟的单层结构，使之很好的结合到一起形成双层结构，在分度的时候主要是要求上下的正反旋转来达到分度精度要求。

由于此次设计题目是两部分的结合，相对有各自的独立性，因此在设计时没有考虑两部分的衔接问题。还有很不完善的地方。希望在以后可以进一步进行设计和改善。

[1]王 飞．MG6450A滚刀刃磨床液压分度控制系统的改进[J].设备管理与维修，2002：18.

[2]戴 曙．金属切削机床[M]．北京：机械工业出版社，2003(1)：56～60．

[3]左建民．液压与气压传动(第2版)[M]．北京：机械工业出版社，1992，10．

[4]赵湘闽．手动变量液压变速箱[M]．液压和机床，1995，2．

ClassNo.:TG502.32DocumentMark：A

(责任编辑：蔡雪岚)

DesignoftheManipulatingOrganizationoftheBoringMill’sHydraulicPressureandthePositioningOrganization

Gao Xiaolin，Lu Jing

(Heilongjiang University of Technology, Jixi，Heilongjiang 158100,China)

The purpose of designing is mainly to improve the organization of the hydraulic pressure and the degree of cent of a layer wheel gear as well as the application of the machine knowledge. The design is one of the innovations to manipulate the organization and the excellent turn of boring mill of hydraulic pressure.

Design; Hydraulic control organization; double-decked gear cent

高晓琳，在读硕士，哈尔滨理工大学；讲师，黑龙江工业学院。研究方向：机械专业教学工作。

卢婧，在读硕士，哈尔滨理工大学；黑龙江工业学院。研究方向：学生管理工作及机械专业教学工作。

1672-6758(2013)09-0057-3

TG502.32

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