行星磨床液压系统设计改造

摘要：随着市场竞争的激烈，为了适应市场需求，尽量的减少资金投入，利用现有老旧设备的改造，适应不同产品的加工，提高生产效率，降低生产成本。本文利用行星内圆磨床液压系统改造，简化复杂的多级液压控制系统，引入先进电气、伺服控制系统，实现设备更新改造，降低了设备故障率，满足新产品加工要求。

关键词：行星磨床；液压改造；设计

一、设备现状分析

现有行星内圆磨床由于设备结构老化，液压系统各个非标准元件磨损严重，导致该设备故障率很高，该设备液压系统存在以下几个问题影响了设备的正常使用：

1、原有液压系统导轨润滑和液压控制为共用系统，液压油供到需要位置之后，通过床身本体自流回油箱，没有封闭回油箱。现场环境灰尘多，液压油污染情况严重。

2、主轴升降油缸的控制回路系统设计复杂，部分滑阀、液控阀、手动比例阀阀芯磨损严重，且大多为非标零件，导致维修困难效果不好，零部件互换性差，系统故障率很高。

3、原有工作台移动液压系统、砂轮修整液压系统、偏心量调整系统、润滑系统、压力检测系统的液压回路设置分散、且大部分嵌入在机床内部，操作空间狭小，维修耗时较长，且维修不方便。

4、原有润滑系统由于直接裸露在外界大气环境中，系统箱体内灰尘沉积多，液压油污染严重。

二、改造要求

1、新制集成的液压系统代替原有液压系统，所有控制回路全部设置在液压站内部，机床本体上不设置液压控制部件，液压站采用相应的管路与机床执行元件相连接。

2、采用电控伺服伺服系统替代原有复杂的电液控制系统，通过对伺服阀的控制实现对磨架升降油缸5种不同工况（快速、进给、手动、修整、点动）的控制要求。

3、采用恒压供油的方式给磨架移动油缸供油，在手动及点动的情况下提供一个接近零重力的调整环境。

4采用PLC控制器对各元器件进行逻辑控制。

三、方案实施

1.油泵采用双排量高低压组合叶片泵，附加蓄能器的组合，能够给伺服阀提供稳定的油源，确保控制的准确性。

2.主轴升降油缸快速进给、慢速进给、砂轮对刀、换向、缓冲等功能均通过电控系统给伺服阀发送可靠的电信号来实现。

3.主轴油缸的控制回路由（10）溢流阀、（12）单向阀、（16）伺服阀、（17）平衡阀、（32）高压电磁球阀、（31）定压开启单向阀组成。由电控系统发送指令通过伺服阀完成上述第2条中所需的功能动作。通过设置在主轴油缸上的接近开关来实现限位、缓冲位的信号反馈，通过PLC程序设定一个时间和流量调整的变量来实现主轴油缸的上下缓冲功能。主轴油缸下行，到达下缓冲位控制系统即会有一个匀减速直到停止的动作过程，反之亦然。来实现主轴油缸上下运动的平稳。

4.主轴缸的控制回路设置有平衡阀（17），能够在设备发生意外故障时确保主轴部分不会下坠。通过溢流阀（10）、单向阀（12）、定压开启单向阀（31）、高压电磁球阀（32）组成一个补偿回路来实现手动对刀时，给主轴的平衡配重。系统通过高压电磁球阀（32）的开启，能够持续提供一定压力给下油腔，同时上油腔卸荷，使主轴处于悬停状态。

5.工作台移动油缸的控制回路由（20）电液缓冲换向阀、（21）双向调速阀、（22）双液控单向阀、（24）压力继电器、（25）高压电磁球阀、（28）减压阀、（29）蓄能器控制阀、（30）蓄能器来实现工作台的移动和加工时的锁紧状态。加工时，由减压阀（28）、高压电磁球阀（25）、压力继电器（24）、蓄能器控制阀（29）、蓄能器（30）组成的旁通补压回路直接给油缸进给油腔供设定值压力油，使得油缸在加工时一直处于压紧状态实现工作台油缸的锁紧。锁紧回路设置有压力继电器，锁紧状态时通过压力继电器（24）设定的高低压进行系统的补压，通过高压电磁球阀（25）关闭来实现回路的断开，此时由（30）蓄能器给锁紧回路提供压力油，当压力值下降到压力继电器（24）设定下限值时，高压电磁球阀（25）打开，系统即进行补压，压力达到设定上限值，高压电磁球阀（25）关闭。

6.系统共设置有三个溢流阀，高压部分由（19）号溢流阀控制，低压部分由设置的2个（10）号溢流阀控制，锁紧部分由（28）号减压阀进行压力控制。

7.设置有一个与主缸控制回路并联的自动进给回路，最大程度上保留了原有机床的各个功能要求。

8.液压系统设置了回油、冷却油的冷却器，能够将系统发热的液压油进行冷却控制在液压系统的正常工作范围内，能够大大延长液压油的使用寿命、液压元件的使用寿命。

9.系统设置了多重过滤装置，以确保伺服阀的一个良好的工作环境，在主轴油缸的进出口均设置有压力管路过滤器，由于主轴运动频率高，因此产生的磨损颗粒较多，通过设置的过滤器能够将95%的固体颗粒进行过滤，以确保伺服阀的稳定工作。

10.液压站设置有低液位保护、高油温报警保护、过滤器堵塞报警保护等功能，能夠有效的反馈液压系统的实时情况，以便设备的正常使用的维护。

四、改造后的预期成果

1.系统运行稳定，维护周期长，正常的维护检修周期为6个月。目前设备每月大约需要进行8次维修维护。大大节省了维修成本，提高了生产效率。

2.维修简便，所有的控制元件，除平衡阀以外。均集成在液压站上，通过编写PLC程序的故障检查判断程序，能够将各个部位的故障现象进行分析判断和反馈，维修简单方便。不需要进行繁琐的故障检查判断，节约了维修的人工成本。

3.液压油使用周期长，改造前液压油每个月需要进行过滤，过滤周期为6个月，更换周期为12个月。节约了液压油的成本。

4.液压元件标准化，改造后，所有液压元件均为标准产品，维修备件采购简单，快捷。

5.液压站设置了冷却系统，能够将油温维持在正常的范围内工作，大大提高了液压元件密封件的使用寿命和液压油的使用寿命。节约了维修维护成本。

参考文献：

[1] 闻邦椿，机械设计手册，机械工业出版社，2010

[2]黄志坚，电液比例控制及应用实例，化学工业出版社，2015

[3] 黄志坚，液压伺服比例控制及PLC应用，化学工业出版社，2014

[3] 骆简文 朱琪 李兴成，液压传动与控制，重庆大学出版社，2009

作者简介：

梁喜汝，男，汉，广东省云浮市，专科，助理工程师，研究方向：机械制造自动化.