缸體立式雙軸雙進(jìn)給數(shù)控珩磨機液壓系統(tǒng)的研制

　　YTR100/ 105 系列柴油機缸體生產(chǎn)線的組合機床的設(shè)計制造與安裝。在缸體孔的加工中,最后一道工序是珩磨,其加工精度直接影響著柴油機的整體性能。為此,我們著手研制開發(fā)了柴油機缸體孔專用數(shù)控立式雙軸雙進(jìn)給珩磨機。它的自動化程度較高,能實現(xiàn)全自動工件輸送,珩磨主軸的旋轉(zhuǎn)采用無極變頻調(diào)速技術(shù),往復(fù)運動采用“行程控制”操縱箱控制,換向位置精度高。采用雙進(jìn)給珩磨頭,一次完成孔的粗珩、精珩及光珩。配有氣動自動測量儀,能自動控制粗珩、精珩、光珩之間的轉(zhuǎn)換及珩到設(shè)定尺寸時自動停止。采用數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)整機的自動化控制,能加工三、四、六缸等缸體,更換品種時,只需通過轉(zhuǎn)換開關(guān)來選擇不同的加工程序。

2 珩磨機液壓系統(tǒng)的組成及工作原理

　　2.1 液壓系統(tǒng)的組成

　　液壓系統(tǒng)(見圖1) 由液壓油源、控制油路、及液壓缸等組成,采用疊加閥型式。系統(tǒng)由兩臺葉片泵提供液壓油源,一套油源供給左邊珩磨頭的往復(fù)缸及漲砂條缸用的壓力油,另一套油源除了供給右邊珩磨頭的往復(fù)缸及漲砂條缸的用油外,還供給系統(tǒng)的上下料、夾緊、抬起、插銷等輔助動作用油。左邊珩磨頭與右邊珩磨頭的動作完全相同(圖中省略) 。根據(jù)不同的加工品種,兩泵可單獨工作,又可同時工作。珩磨頭漲縮缸通過連桿與珩磨頭連在一起,由往復(fù)缸的活塞桿帶動,旋轉(zhuǎn)著在孔中做上下往復(fù)運動,同時漲縮缸動作,把砂條漲出,以完成珩磨。

圖1 　液壓系統(tǒng)原理圖

　　2.2 系統(tǒng)工作原理

　　液壓系統(tǒng)工作循環(huán)及原理如下(其中電磁鐵動作見表1 ,液壓原理圖見圖1) :

　　(1) 液壓泵起動　壓力油經(jīng)電磁卸荷溢流閥流回油箱,液壓泵卸載。

　　(2) 托架抬起　此工步是讓夾具上的托架抬起至一定高度后,隨伺服移動工作臺移動至接料位,為接料作好準(zhǔn)備。電磁鐵1DT、9DT 通電,托架抬起。抬起壓力由減壓閥J2調(diào)整。

　　(3) 送料及送料返回　工作臺移至接料位后,6DT、7DT通電,壓力油經(jīng)換向閥1、電磁節(jié)流閥2 至液壓缸,快速送料。送至一定距離后,7DT 斷電,油液經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸,實現(xiàn)緩沖送料。當(dāng)送料到位后,6DT斷電,7DT通電,送料缸自動返回。

　　(4) 托架落下　送料到工作臺上后,工作臺移至加工位,9DT斷電,托架落下。

　　(5) 插銷　此工步是將定位銷插入工件的定位銷孔中,以實現(xiàn)工件的定位。當(dāng)托架落下后,10DT 通電,壓力油經(jīng)換向閥10 至液壓缸無桿腔,實現(xiàn)插銷。

　　(6) 夾緊　插銷后,壓力繼電器3SP 動作,使4DT通電,壓力油經(jīng)減壓閥J1 、換向閥8 至無桿腔,夾緊工件。夾緊壓力由減壓閥J1 調(diào)整,一般為115～2 MPa 。

　　(7) 主軸慢下　夾緊工件后,壓力繼電器1SP 動作,2DT、14DT 斷電,壓力油經(jīng)節(jié)流閥4、換向閥5 的右位、電動單向調(diào)速閥6、單向閥7 進(jìn)入“行程控制”操縱箱。操縱箱由先導(dǎo)閥、換向閥、液動閥等組成。在圖示情況下,壓力油同時進(jìn)入先導(dǎo)閥、換向閥和液動閥,通過控制油路使液動閥和換向閥處于各自的位置,主壓力油經(jīng)換向閥的右位、液動閥的左位進(jìn)入液壓缸的無桿腔和有桿腔,形成差動回路,活塞向下移動。有桿腔的回油需經(jīng)單向順序閥,其作用是為了防止活塞和運動部件在懸停期間因自重而自行下滑。調(diào)整時要使其開啟壓力稍微大于活塞和運動部件因自重而在液壓缸下腔產(chǎn)生的壓力。主軸慢下的速度由電動單向調(diào)速閥6調(diào)整。14DT 通電時,漲砂條缸活塞處于中間位置,砂條在縮回狀態(tài),其原理見回中位。單向閥7 的作用是防止停機時,因順序閥的微小泄漏而引起活塞下降。

　　(8) 低壓粗珩　主軸慢下至下端終點時,碰到擋鐵,通過杠桿機構(gòu)使先導(dǎo)閥換向,接通左位。主軸由變頻電機帶動開始旋轉(zhuǎn),3DT 通電,壓力油經(jīng)節(jié)流閥4、換向閥5 的右位,電動單向調(diào)速閥6、單向閥7 至操縱箱中。此時先導(dǎo)閥控制的換向閥也接通左位,壓力油經(jīng)換向閥的左位、液動閥的左位、單向順序閥至液壓缸的有桿腔,活塞快速上移。當(dāng)上移碰到上端擋鐵時,杠桿機構(gòu)操縱先導(dǎo)閥換向,又開始快速差動向下運動。移動的速度可由節(jié)流閥4 調(diào)整,其調(diào)整范圍為3～2514m/ min。主軸往復(fù)移動的同時,壓力油經(jīng)減壓閥J 5 、換向閥11 、12 、13 的右位至漲砂條缸的無桿腔,有桿腔回油經(jīng)閥14 、13 的右位、單向閥至油箱,活塞向下移動,由其控制的珩磨頭粗砂條漲出,實現(xiàn)低壓粗珩。因減壓閥的最低穩(wěn)定壓力為015 MPa ,而低壓珩磨時僅需要013 MPa 左右,所以在此回路中,采用開啟壓力約為0135 MPa 的單向閥作為背壓閥。調(diào)整J5 約為0165～1115 MPa ,這樣作用在活塞上的力相互抵消一部分,使最終作用在砂條上的力達(dá)到要求的數(shù)值。此回路中有一個固定節(jié)流孔,它能使珩磨頭壓力在小范圍內(nèi)波動時迅速穩(wěn)定。

　　(9) 高壓粗珩　低壓粗珩到一定尺寸時,氣測裝置發(fā)信號,11DT 通電,壓力油經(jīng)減壓閥J4 、換向閥11左位、12 的右位、13 右位至液壓缸無桿腔,實現(xiàn)高壓粗珩。J4 的調(diào)整壓力約為0185～1135 MPa 。

　　(10) 低壓精珩　高壓粗珩到一定尺寸時,氣測發(fā)信號,13DT 通電,壓力油經(jīng)減壓閥J5 、換向閥11 、12 的右位、13 的左位、14 的右位至液壓缸的有桿腔,無桿腔回油經(jīng)換向閥13 的左位、單向閥至油箱?；钊蛏弦苿?精砂條漲出,實現(xiàn)低壓精珩。

　　(11) 回中位　低壓精珩到一定尺寸時,氣測發(fā)信號,14DT 通電,壓力油經(jīng)減壓閥J5 、換向閥11 、12 、13 的右位至液壓缸的無桿腔,此時液壓缸最下端油口被閥14 封死,回油經(jīng)液壓缸中間的油口、換向閥14 的左位、閥13 的右位、單向閥至油箱,活塞向下移動。當(dāng)活塞下移至液壓缸體中間位置時,活塞的寬度將中間油口封死,活塞停止在中間位置,精砂條縮回。

　　(12) 光珩　低壓精珩后,尺寸基本達(dá)到設(shè)定值,再經(jīng)過光珩是為了修整孔的光潔度?；刂形缓蠼?jīng)過一定時間,12DT、13DT 通電,壓力油經(jīng)減壓閥J3 、換向閥12 、13 的左位、14 的右位至有桿腔,無桿腔回油經(jīng)13的左位、單向閥至油箱。活塞向上移動,精砂條漲出,實現(xiàn)光珩。J 3 的調(diào)整壓力約為0145～0165 MPa 。

　　(13) 主軸慢上　光珩至設(shè)定值,氣測發(fā)信號,3DT斷電,14DT、15DT 通電,再次回中位,主軸停轉(zhuǎn)。壓力油經(jīng)節(jié)流閥4、換向閥5 的右位、電動單向調(diào)速閥6、單向閥7 至操縱箱,因15DT 通電,液動閥總是處于右位,此時不論珩磨頭正向下或向上運動,即不管先導(dǎo)閥處于哪個位置,活塞立即向上慢速運動。

　　(14) 放松　磨頭上移至水圈位時,如需在下一工位繼續(xù)加工,則移動工作臺至下個工位。如果已加工完畢,則5DT通電,壓力油經(jīng)減壓閥J1 、換向閥8 至夾緊缸,完成工件的放松。

　　(15) 拔銷　放松以后,10DT 斷電,壓力油經(jīng)換向閥10 至插銷缸,完成拔銷動作。

　　(16) 托架抬起　工作原理同前,拔銷后,移動工作臺移至下料位,托架抬起。

　　(17) 下料　托架抬起后,8DT 通電,壓力油經(jīng)換向閥3 至下料缸,完成下料。接著進(jìn)入下一個工作循環(huán)。

3 液壓系統(tǒng)的主要特點

　　(1) 采用電磁溢流閥的卸載回路,使泵在卸載狀態(tài)起動,降低了系統(tǒng)發(fā)熱和功率消耗;

　　(2) 采用差動回路使珩磨頭往復(fù)運動速度相同,為防止活塞和運動部件在懸停期間因自重而自行下滑,系統(tǒng)采用單向順序閥的平衡回路;

　　(3) 采用“行程控制”操縱箱控制往復(fù)運動,結(jié)構(gòu)緊湊,換向精度和換向平穩(wěn)性都很高,往復(fù)頻率達(dá)45次/ min。采用雙進(jìn)給珩磨頭,一次完成孔的粗珩、精珩及光珩;

　　(4) 系統(tǒng)除氣測控制部分外,基本上由電氣行程開關(guān)作為各換向閥的信號源,所以基本上是一個行程控制多缸順序動作系統(tǒng),位置和行程調(diào)整方便,電氣互鎖,動作可靠;

　　(5) 通過減壓閥與換向閥的組合,可分別實現(xiàn)珩磨所需的3 種壓力?；赜吐分性O(shè)置背壓閥,擴(kuò)大了減壓閥的最低穩(wěn)定工作壓力范圍;

　　(6) 系統(tǒng)采用疊加閥型式,外觀整齊,安裝方便。多處設(shè)置了壓力檢測點,便于調(diào)試以及日后發(fā)生故障時分段檢測。設(shè)置了堵塞報警,當(dāng)由于堵塞使回油壓力升高時,壓力繼電器5SP 發(fā)出信號,開始報警,便于及時更換濾芯。

4 結(jié)束語

　　經(jīng)過現(xiàn)場安裝調(diào)試,珩磨機已經(jīng)能加工出合格零件,珩磨出的缸體孔的直徑在要求的公差范圍內(nèi),圓柱度為0101 mm ,表面粗糙度達(dá)到Ra 012 ,完全滿足加工工藝的要求。整機性能穩(wěn)定,操作簡便,自動化程度高,達(dá)到了設(shè)計的目的。