基于液压系统的数控车床液压三爪卡盘改造研究

基于液压系统的数控车床液压三爪卡盘改造研究
摘要：通过对本次课题的研究及设计，主要完成在数控车床上液压卡盘装置液压系统的设计。

将现有机械三爪卡盘改造成液压夹盘。

具体的任务目标实现：卡盘专职“卡盘油缸前进——卡盘夹紧保压——卡盘油缸后退”的行程循环。

关键词：作用；效率；研究内容；研究方法；研究条件
中图分类号：tg519.1 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）17-0039-02
1 作用和意义
本次设计的机床的卡（夹）盘液压系统设计，运用液压传动系统地各方面知识综合运用设计通过对卡盘液压系统地工作循环和工况分析计算其技术参数，来选择系统的回路、元件、附件等。

本次设计中完成一个集成块由两组液压阀的顺序动作来保证系统地高压和低压工作需要，而且在夹盘夹紧保压的过程中始终保持系统压力，通过选用蓄能器来防止夹紧保压过程中的压力损失，而且也吸收了系统在工作中的压力冲击。

该液压系统在满足原有的要求的情况下实现重量轻、体积小、成本低、效率高、结构简单、使用维护方便的要求。

也可通过对本项目的研究，可以充分了解液压卡盘的工作原理及内部结构，在多元化教学的今天，尤其是要求理实一体化教学，可将此次研究的详细过程做为液压课程教学的一种教具，一个教学项目。

2 国内外研究现状分析
液压传动相对于机械传动来说，是一门发展较晚的技术。

自18
世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术只有二三百年的历史。

直到20世纪30年代它才较普遍的用于起重机、机床及工程机械。

在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应速度、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器，第二次世界大战结束后，战后液压技术迅速转向民用工业，液压技术不断应用于各种自动机械及自动生产线。

从而使它在机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业得到广泛的应用。

近些年来随着电子工业的迅猛发展，机械行业及机械加工业也受到了不同程度的影响，高效先进的生产力成为了相应加工行业的主力军。

在普通机械加工领域上，液压卡盘装置在车床上的应用，夹持力适中成为了主导思想。

液压卡盘的诞生大幅提高单机效率，同时夹持精度高，大幅度降低成品报废率。

在人工成本日益增加的今天，企业面临的管销费用越来越大，就要求工厂的生产效率越来越高，越多的车床生产厂家开始选用油浴送料机和数控车床液压自动化改造，从而提高生产效率，实现1人负责多台车床和料机，最终达到减少生产人工成本。

此项目在国内以及国际机械加工领域发日益成熟，在我国已有多家机械生产厂商开发此项目，但在产品的创新方面以及对相应技术的合理利用方面还存在着发展空间。

3 研究内容
本次设计机床的夹盘液压系统，运用了液压传动系统的各方面知识，通过对夹盘液压系统的工作循环和工况计算其技术参数，选择系统的回路、元件、附件等。

在满足其使用要求的前提下使系统质量轻、体积小、性能完善，维护方便。

研究过程及步骤：
3.1 液压系统设计
（1）液压系统的设计要求；
（2）液压系统的功能设计；
①工况分析；②夹盘工作技术参数；
（3）执行元件流量的确定。

3.2 液压系统方案确定和原理图的拟定
基本方案的确定：
①右路循环方式的分析和选择；②调速方案的分析和选择；③油源形式的分析与选择；④液压回路的分析、选择与合成；⑤液压原理图的拟定与设计。

3.3 计算和选择液压元件
（1）液压泵的确定：
①液压泵的类型选择；②液压泵的计算与选择；③液压泵站组件的选择；
（2）液压控制阀的确定；
（3）液压附件的计算和选择：
①蓄能器的选择；②过滤器的确定；③确定油箱容积；④确定管
件的尺寸。

3.4 液压油的选择与维护
（1）液压油的种类；
（2）设备拥有的选择；
（3）液压油的维护：
①防止油污染；②防止空气混入；③控制液压油的使用温度；（4）密封装置的维护。

3.5 计算液压系统技术性能参数
（1）验算压力损失：
夹盘油缸的压力及损失验算；
（2）估计系统效率；
（3）系统的发热和散热计算。

3.6 液压控制专职的设计
（1）液压控制方式的确定：
①液压控制装置的集成方式；②液压控制装置的叠加阀式集成；（2）集成块设计。

3.7 液压系统的安装、使用与维修
（1）液压系统的安装：
①液压元件的安装；②液压缸的安装；③液压泵的安装；④液压器的安装；⑤油管的安装；
（2）液压系统的使用与维护：
①保持液压油的清洁；②排除系统中的气体；③系统油温适当；
④保证系统中有足够的油量；
（3）系统应注意的其他问题。

总结出：至少需要配置4大部分：三爪液压卡盘、主轴连接套、油压回转器及液压泵站的完成，如图1所示。

4 研究方法
1）现场调查法；
2）行动研究法；
3）实验研究法；
4）问卷调查法；
5）文献研究、调查研究、实践总结、教学反思、集体研讨等方法进行。

这些研究方法基本要贯穿在整个课题研究过程中。

5 研究进度计划（含预期目标、阶段成果）
第一阶段：课题准备、启动阶段。

1）成立课题小组进行任务分工；
2）课题组成员学习相关课程研究理论，主要有课题开发的基本思想、基本内容、要求及一般步骤，进一步更新观念，建立以能力为本位、以综合实践能力提高为主要目标的思想；
3）完成课题设计和开题报告。

第二阶段：课题研究起始阶段。

1）从市场和企业调研入手，在这个阶段，主要走访渤船重工、中航黎明锦西化工机械（集团）有限责任公司透平厂、山海关船厂等多家附近著名企业，通过与企业管理人员、人事干部、员工的交
流、沟通，了解液压夹具在机床尤其是数控机床上的应用情况，及改造结构特点；
2）根据调研结果，进行此项目建设、课题小结、结构设计。

第三阶段：理实一体化教学研究实验阶段。

1）分析项目要求，明确项目目标。

分析确定项目，讨论项目具体实施过程。

整个改造系统比较复杂，是理实结合的典型项目；2）进一步分工完成项目各部分元件、工作原理及运行过程的编写，在编写之前，课题组成员将这项目都实际操作一遍。

大大提高此项目的实用性和可行性；
3）对目前课题研究中的心得、做法及思考加以反思，积极撰写论文。

第四阶段：实验总结、结题阶段。

研究内容：按数控机床液压夹具改造项目方案具体要求，进行资料整理，成果收集，进行理实一体化的研究课题成果展示，完成论文汇总和成果汇编，并做好课题的结题报告。

6 研究工作基础和条件
6.1 研究工作基础课题负责人已参加过理实一体化学习培训，渤海船舶职业学院作为国家骨干校建设中，《液压与气压传动》作为核心课程建设。

课题组成员分别具备液压传动方面的理论知识和实践动手能力，对于此项目的完成应该具备相当实力。

比较完善的液压实训中心，还有“校中厂”机加实训中心等。

例如，液压综合实验台如图2所示，和ck6132型数控车床如图3所
示。

6.2 研究的外部条件在研究过程中，有部分成熟技术可以借鉴，充分开发、充分利用液压实训基地和国家数控实训基地及机加实训中心的教学设备和学校图书馆的图书资料进行一体化教学的
研究。

现有“校中厂”校办实习工厂，还有锦西泵业基地，葫芦岛船舶重工（液压与气压泵的生产车间）等校外实训基地，通过校外实训基地的建设，地方企业的联系，促进产学合作，提高职业能力。

参考文献：
[1]数控机床故障检测与维修问答.出版社：机械工业出版社，2005.02.01.
[2]许福玲，陈尧明.液压与气压传动.出版社：机械工业出版社，2011-6-1.
[3]袁建春/王猛.机床数控技术：传感检测与运动控制技术.出版社：高等教育出版社，2008.06.。