探究机床液压系统的优化设计与现代化改装解决方案

佟琨

摘 要：机床液压系统种类多样，而不同的种类所具有的功能也存在差异，但通常情况下，机床液压系统都具有布置灵活、反应速度快、操纵控制方便、自动过载保护、易于做直线运动和自动控制等优点，和效率低、安全性不稳定、对环境依赖性强、价格高、传动比模糊、维修保护难度大等缺点，为充分发挥优点而抑制消除缺点，人们尝试对传统机床液压系统进行优化设计和现代化改装。在此背景下，本文针对机床液压系统的优化设计和现代化改装解决方案进行研究，以期为提升机床液压系统的整体性能提供参考。

关键词：机床液压系统；优化设计；现代化改装

中图分类号：TH137 文献识别码：A

在市场需求的产品不断更新、升级的过程中，机床性能也要得到不断地优化，机床液压系统作为三大传动系统的重要构成，必然要通过优化设计和现代化改装，满足时代发展的实际需要，而机床液压系统的优化设计和现代化改装是一项较系统的工程。

一、机床液压系统的优化设计和现代化改装的解决过程分析

進行机床液压系统的优化设计和现代化改装，主要目的就是在其原有性能的基础上，增添新的性能或对其进行性能优化，使其更好地满足现代加工生产的实际需要。这决定，在进行优化设计和现代化改装的过程中，要先对技术的现状进行全面地分析，并结合分析结果，制定初步的设计和改装方案；然后对设计方案进行论证，并在认证通过的基础上，进行具体图样的设计和工艺的编制，结合方案和设计中的材料、元件等进行新系统的制造和施工；最后结合新系统施工的验收和鉴定结果进行技术经济效果评价，如果达到预期改装效果则积极地进行总结、推广和资料归档，如果未达到预期效果则进行进一步的优化设计。

二、机床液压系统的优化设计和现代化改装解决方案分析

精化改装、原形与变形改装是目前机床液压系统优化设计和现代化改装的常见形式。

（一）精化改装的解决方案

所谓精化改装，就是用性能、设计升级的液压元件、管路等结构对系统中原有的发挥同样功能的结构元件进行替换应用，以此提升机床液压系统整体性能。优化系统内部结构的过程。例如传统转塔车床回转刀架纵向进给液压缸液压系统，速度调节功能的实现，要依靠3个调速阀以及1个三位电磁阀的组合结构，这种结构应用下，液压元件和管路的设置较为混乱，不仅增加系统故障监测和维护的难度，而且使生产成本增加。而在精化改装的过程中，将以上组合结构用单个比例调速阀替换，通过对其输入电流进行适当地调控，就可以达到原本组合结构所要发挥的功能。

（二）原形与变形改装的解决方案

原形改装即利用现代化设计生产的性能更理想的液压元件，对系统中原有的功能相同的液压系统元件进行逐个替换，以此使液压系统性能表现得到优化的改造方案。例如某板式连接的机床液压系统，在进行原形改造的过程中，可以将原本采用的XY-25B卸荷阀、Y-10B背压阀、Y-10B溢流阀、XY-25B液控顺序阀、I-10B单向阀分别用DZC-1-30/210XYM卸荷阀、DB10A-230/100背压阀、DB10A-230/10011溢流阀、DZC-1-30/210XYM液控顺序阀和AF3-Ea10B单向阀替换。

变形改装，即在不对液压系统的元件进行改装的基础上，对管路结构进行调整，进而达到优化液压系统性能和结构效果的改装。现阶段用集成块式管路结构替代传统的管道式结构是较常见的变形改造方式之一，图1中（a）为系统变形改造前的结构原理简图，而（b）为系统变形改造后的结构原理简图，对比分析可以发现，原型改造后，机床液压系统中管道的长度会大幅缩减，这直接促使系统中元件的集合程度提升，运行中的能耗缩减。

通过现代化改装解决方案的合理应用，可以使原有的机床液压系统的性能得到大幅度优化，满足现代加工生产的需要，避免厂家因更换机床液压系统所带来的损失，所以现实意义较为突出。

三、机床液压系统优化设计和现代化改造解决方案的实际运用分析

（一）案例介绍

某CE7112房型车床为125mm三次半行程自动款式，主要功能是对型面较复杂的轴类零件进行仿形车削，在实际运行的过程中，仿形触头和刀具之间保持刚性联系的同时，弹簧力触头会对仿形触头产生一定的作用力，使其与样板一直保持接触的状态，在机床的工作台整体进行纵向位移的过程中，样板曲面会向仿形触头产生一定的作用力，推动刀具实现预期的仿形运动，最终完成独立的机床作业。此机床在设计优化和现代化改装解决的过程中，面临着原型号零件已退出市场的局面。

（二）案例机床液压系统的优化设计和现代化改装解决方案

结合案例机床液压系统的工作原理可以发现，其内部结构较为复杂，在发生故障的情况下，检修的难度较大；另外，机床液压系统切削过程主要通过作用力的产生和传递实现，精准性和连贯性受影响的可能性较大。结合以上分析，笔者对此机床液压系统进行如下优化设计和现代化改造。首先，将机床液压系统原有的纵向进给油路设计成两位四通和五通、三位四通的电动换向阀和单个的多次进给节流阀共同构成的综合电液比例控制系统；其次，将机床液压系统原有的横切刀架油路设计成二位三通、三位四通电动滑阀和单个减压阀、节流阀构成的综合电液比例控制系统；再次，将机床液压系统原有的尾架控制油路设计成单个二位四通滑阀、减压阀和单向阀构成的综合比例控制系统。在以上设计应用的过程中，为进一步降低后期检修的难度，可以将部分液压系统从机床内部向外部转移，但这在一定程度上会提升机床液压系统的体积，在实际设计优化的过程中，可结合实际需要进行选择。

在进行机床液压系统优化设计和现代化改装的过程中，要对相应的参数进行调整，例如，案例机床液压系统的车刀材料选择的是硬质合金钢，而其加工产品选择的材料是45号钢，改造后系统的液压缸活塞的行程是80mm，而生产工艺设计中明确指出，切削用量三要素ap为4mm、f为0.4mm/转、vc为104m/min，单位切削力是1962N/mm2，在已知上述设定的参数的基础上，可以利用切削功率公式、主切削力公式等，对相关的参数进行确定，主切削力=FAD，按照以上设计参数计算，在设计中主切削力为3139.2牛顿，而切削功率为5.44kW。在以上相关工艺参数设计优化的基础上，需要结合优化设计方案，对具体结构的相关参数进行设计。

结论

通过上述分析可以发现，现阶段人们已经认识到对机床液压系统进行优化设计和现代化改装，是满足现代加工生产需要的必然选择，并在实践中，有意识地结合机床液压系统的原有性能和工作原理以及现代市场的实际需要，对其进行优化设计和现代化改装探索，这是机床液压系统适应时代发展的具体体现，由于机床液压系统种类较多，相关研究任务仍任重道远。

参考文献

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