基于机械加工中液压行业应用分析

2016-07-12唐胜

大科技 2016年14期

关键词：液压油工装传动

唐胜

（四川省宜宾普什驱动有限责任公司四川宜宾 644000）

基于机械加工中液压行业应用分析

唐胜

（四川省宜宾普什驱动有限责任公司四川宜宾 644000）

伴随着工业现代化的发展，工业自动化已经成为大势所趋。为实现这一目的，越来越多的液压设备被应用到机械加工领域。本文主要分析了液压技术在机械加工行业的一些主要应用。同时，本文也简要分析了液压行业未来的发展趋势。

机械加工；液压技术；工业自动化

引言

液压行业并不是一个新兴的行业，它有着及其悠久的发展历史。现代液压技术是从水压技术发展过来的，其具体发展过程经历了以下三个阶段。17世纪，法国的物理学家帕斯卡了液体的静压力传动的原理[1]。自此，液压行业开始了它的第一个发展阶段。这一理论促使人们于1795年发明出了人类的第一台水压机。此后多年，人们一直利用水作为液压传动的介质。由于当时的制造工艺的落后，把水当作介质的液压传动装置往往容易发生密封问题。同时，这一时期，电气传动技术的迅猛发展也进一步造成了液压传动技术的停滞不前。20世纪初期开始液压行业开始了其第二个发展阶段。伴随着制造工艺的发展，人们逐步研制多种响应快、精度高的液压元件（如电液伺服系统），并为其研发出控制系统。这使得液压传动技术飞速发展。这一时期，液压技术广泛应用于加工机床上，进一步促进了液压传动技术的推广。第三个发展阶段是从20世纪中期开始。由于制造工艺的进一步发展，液压元件的品类越来多，呈现出多元化的发展趋势。伴随着原子能技术、航空航天科技、新型计算机技术等高科技技术的发展，液压技术在多个领域取得了极大的发展。液压技术已经成为了机械工程最为基础的技术[2]，它的作用范围已经涉及到我国工业建设的方方面面，比如加工机床、塔吊、消防车等。总之，液压技术目前已经成为现代机械工程的的重要组成部分。

1 液压技术的特点

一般的机械设备包含了原动机、传动装置以及工作机。按照各个机构的工作介质的不同，传动装置又可以为机械传动、电气传动、流体传动以及复合传动等，而液压传动就属于流体传动。液压传动就是将液体作为其工作介质进行传动，它有四个显著的特点：①作为工作介质的的液体要有一定的压力；②正常工作时能量一般须经过两次转化；③须在密闭的容器中进行整个工作过程；④工作过程中装置中容器的容积不断变化。

相比于其他的传动方式，液压传动技术的优点和缺点如下所示：

1.1 液压传动的优点

液压装置的重量轻，它的整个体积小传动效率高，便于实现设备的轻量化；一般的液压装置或元件布局较为方便，可以实现柔性安装；液压装置可以实现无级调速；液压装置正常工作时，平稳、安全，由于液压油存在弹性便于实现快速的启、制动以及换向；借助于液压阀可以实现对机械装置的过载保护。

1.2 液压传动缺点

液压器件对于加工精度要求高，并且装配以及后期的维护存在难度；正常工作时，液压元件难免会发生液压油泄露的现象，易造成对环境的污染；在传动比要求严格的场合，液压传动难以保证传动精度，如攻丝工艺；在借助管道传输液压油时，一般不适宜进行远距离的输送；传动过程中，若将空气混入了液压油之中将会影响液压装置的正常工作，出现爬行、震动以及噪声等；由于工作介质是液压油，液压传动对于工作环境中温度变化十分敏感。

基于对液压传动的特点分析，一般将液压传动适用于直线往复运动、有较大的冲击载荷、工作时有过载保护要求的机械装置。

2 液压技术在机械加工领域的应用

液压技术在金属切削机床领域应用相对较早，影响也较大。基于前面的分析，液压系统的换向性能优越，利于实现机加工过程中自动循环往复，所以金属切削机床上普遍采用液压传动技术。根据机加工设备的运动方式的不同以及传动精度方面的要求（比如，磨床和刨床工作时需要考虑方向控制，液压机工作时需要考虑压力控制），不同机加工设备上使用的液压设备也不同。

2.1 液压技术在磨床上的应用

平磨运动主要是直线的往复运动，其运动特点是：制动和换向迅速、在其磨削的方向基本无精度要求，故适宜采用液压传动的传动方式。磨床上用到的液压元件主要有油箱、液压泵、用于防止液压油出现倒流的单向阀、用于工作台做直线往复运动的换向阀、用于管路的过载保护的溢流阀和液压缸。除了磨床之外，导轨磨床、刨床等其他的机加工设备也多采用液压传动设备。

2.2 液压技术在加工中心的应用

加工中心的主要运动为直线往复运动和旋转运动。由于加工中心要实现多种加工，所以需要在相对狭小的空间中实现多次换刀。而液压装置工作时占用的空间相对较小、结构简单，利于实现多次换刀和准确定位。而且采用液压系统也能够有效减部分主轴抓刀时施加于机械手上的作用力。

2.3 液压技术在工装设备上的应用

目前，工装设备上使用液压技术的方式基本是：借助PLC技术达到操作面板对整个工装过程的控制，从而实现对工件的间接定位与夹紧。相比于手动定位、夹紧方式，液压技术能够使工装过程实现完全的自动化，并且能够保证夹紧力的均匀性、提高加工精度，减轻工人的劳动强度。因此，许多自动化的生产线采用液压装置进行工装工作。液压装置的使用使得龙门、立加等主要是直线运动的加工机床上的工装变得简单。但是，在主要是旋转运动的工作台上，采用液压装置时，情况相对复杂一些。一般利用保压的方式来设计相应的工装，液压装置采用快换接头，同时要将工装设备安装在工作台前方的位置。采用此种设计方式能使得工作台在旋转运动过程中不必考虑油管问题，同时便于改变工作载荷的大小。此外，在工作台有多个或者工作的行程较大的情况下，同样须采用保压方式。但是，保压方式也有其弊端，保压一般有时效性。生产实践中，需给出一个相对安全的库存，以避免工作时由于压力过小造成零件装夹的松弛。工装设备的液压器件主要是用于工件的夹紧、定位和浮动支撑工作。其中使用到的液压元件主要有溢流阀、单向阀、换向阀、夹紧器等。这里，夹紧器中间、定位器中间以及浮动支撑中间通常采用的是同一组油管，用来保证夹紧时的压力大小相同，从而提高加工精度。

3 应用液压技术的注意事项

（1）正常工作时，液压设备的功率主要用于负载输出，多出的部分基本上是以热能的形式散发到液压油之中，这易造成液压油的温度升高，导致其粘稠度下降，液压器件间的间隙就会随之增大，从而导致传动精度的降低。因此，要保证液压设备的正常工作，首先应当确保液压油的温度在适当的范围内浮动。

（2）通常，工作时液压油可能会出现流速急剧变化的现象。此时，此现象会造成装置收到液压冲击，增大液压系统的工作压力，导致设备出现振动和发出噪音，使得整个系统无法正常地工作。同时，它还会，严重损坏一些液压元件，部分阀体也可能会随之产生错误的动作。为了有效防止出现液压冲击，工作人员在开关阀门时，动作要缓慢。同时，必须严格限制管路中的液压油流动速度，配置液压缓冲和蓄能设备等。

（3）液压系统正常工作时，应当采取有效的密封措施，严格控制液压油的泄露，并定期检查和维护设备，以减少对环境的污染。

4 液压技术的未来发展趋势

伴随着多种科学技术的进步和工业发展对于机加工工艺要求的提高，未来液压技术必将会取得进一步的发展。目前，液压技术的主要发展趋势有以下三个主要的方面：

4.1 液压节能技术

液压技术的发展方向之一便是节能[3]。目前，由于密封技术的发展，水液压传动已经成为液压节能技术的研究焦点，水液压传动技术已经应用到部分农业机械上。液压节能技术在改善机械性能、降低加工能耗的同时，也可以有效减少污染。

4.2 液压无泄漏技术

一直以来，泄漏问题都是阻碍液压技术进步的一个重要问题。绝大多数故障都是液压装置泄漏造成。目前，密封技术取得了很大的进步，科学家和工程师们先后开发出了高性能的管接头组件、螺纹插装阀、复合密封的一大批能够有效控制泄露的产品。

4.3 机电液一体化技术

目前，机电液一体化是液压技术发展的一个重要方向。机电液一体化是指将传统的机械设备、液压设备和电子器件系统相融合。其中，利用电气系统控液压设备，利用液压设备控制机械设备，在工作过程中传感器把工作信息反馈给控制系统，再调整液压系统。机电液一体化能够使整个液压系统实现模块化和自动化，有效克服传统液压系统的效率低、漏油和维修困难等不足。