随着我国工业逐步向现代化方向加速发展,现代工业体系逐步形成,国内市场对于高速冲压设备的需求愈加迫切,对其各方面的性能要求也越来越高。目前我国几乎还不具备自主生产高速冲压设备的液压系统的能力,造成我国生产冲压设备的成本很高,且进口的液压系统不能很好的适应我国的实际情况,所以,根据我国目前的实际情况,研制出适合我国国情的高速数控冲床液压系统是一个亟待解决的课题。
要使冲压技术得到更大发展,拥有更先进的冲压设备是一个必备的前提,冲压系统是冲压设备重要的组成部分,是目前世界各国冲的压系统主要采用机械式和液压式,机械式是一种比较传统的冲压方式,其主要通过曲柄压力机这一设备实现冲压,曲柄压力机的主要零部件有滑块、曲轴、连杆等。液压式冲压机应用液压传动系统来实现冲压功能,其基本工作原理为YA1中有电流通过时液压油在泵的作用下经过电磁换向阀流入液压缸下腔,这时液压缸上腔的液压油就会经由单向阀3、电磁换向阀2后流回油箱,滑块在活塞的带动下向上运动;这时对YA2通电,电磁换向阀2的右位开始工作,滑块会在活塞的带动下向下运动,对工件进行冲压,实现冲压功能。
设计的该款高速冲床不仅可以冲压金属,还能够进行冲孔加工。对工件冲压式,滑块快速下降,接触到工件时,滑块速度降低,但压力变大,以保证工件准确的成形,完成冲压过程后,滑块快速上升。该液压系统为达到快速冲压的目的,设计系统的回路时采用了蓄能器+双泵供油+差动连接的组合。选定比例伺服方向阀作为冲床液压系统的控制元件,以满足系统工作时需快速频繁换向的要求。下图是高速数控冲床液压系统的原理图。
1、电机 2、高压大流量泵 3、低压小流量泵 4、压力表5、过滤器 6、空气滤清器 7、冷却器 8、液动换向阀 9、电磁换向阀 10、15.单向阀11、16.蓄能器 12、溢流阀 13、比例伺服阀 14、液压缸
由上图可知系统的工作原理:比例伺服阀的右位工作,泵2排除的液压油和泵3排出后经过液动换向阀8的液压油一起流经比例伺服阀,流入液压缸的上腔,同时,缸上腔的油依次流经8和13两阀后也流进上腔,这样就构成差动回路,冲头产生一个向下的快速运动。冲头接触到工件时,收到的压力增大,达到阀8的最大承受压力时,阀8的左位接通,泵3停止工作,差动回路中断,此时泵2排出的高压油流经阀13 后进入液压杆上腔,冲头缓慢向下运动,冲压工件。冲压到规定的极限时,SQ2发出信号,比例阀接到负的输入电压信号,左位接通,同时系统的压力自动降低,接通阀8的右位后,泵2和泵3一起将油泵如入液压缸的下腔,上腔的油流经阀13 后回到油箱,冲头在活塞的带动下迅速向上运动,至此就是一个工作循环的全过程。
系统的额定最大工作载荷F= 200 Kn.系统由两个泵供油,低压泵额定压力为7 Mpa,高压泵额定压力31.5 MPa。冲床的最大行程S为40mm,冲压周期随行程的变化而变化,当冲压行程设为12mm时,冲压周期T为0.2s。
(1)计算缸筒内径D。已知系统最大负载为200KN,最大压力P为0.8pn=25Mpa,设所受阻力f为25KN,根据公式D≥4(Fmax+ f)pπ得D=110mm。(2)活塞杆直径d。活塞向下时的速度为v1=4qπd2,上升时速度为v2=4qπ(D2-d2),求v1+v2=V的最大值,发现22D=d=77.8时活塞完成一个工作循环用时最少。所以取d=80mm。(3)泵的排量。在一个工作循环中,油箱的出油量应等于其进油量,所以一个工作循环的需要的总流Q=8πDSf= 34.2 L/min,所以低压泵的理论流量为qt2= 30 L/min,高压泵的为qt1= 10 L/min设定两个泵的转速均为1500 r/min。
以行程为12 mm,冲压板的厚度为1 mm的条件下进行速度验算。当活塞下行时v1=4(q1+ q2)π d2= 13.09 cm/s,活塞上行时v2=4(q1+ q2)π(D2- d2)= 14.68 cm/s,这时的频率为4.25HZ,即每分钟内可对工件冲压265次。可见当S=10mm,对厚度为1mms的工件冲压时,可以实现f达到300/min以上的预定目标。
本文对冲床液压系统进行了设计,采用比例伺服方向控制阀作为系统的控制元件,压力系统根据负载的变化自动调整,且采用了双泵交替供油的设计方案。其次根据冲床的使用要求,确定冲程、周期、频率、压力等工作参数,然后设计计算出了液压系统的主要元件液压缸的各个数据,最后经过验算,确定可以实现最初的设计目标。
近年来,由于数控车床被广泛的应用在各个领域,所以,对数控车床螺纹加工的质量要求也就越来越高。我国在数控车床螺纹加工方法上取得了一定的成绩,但依然存在一些问题和不足。因此,科技不断发展的新时期下,我们要加大对数控车床螺纹加工方法的研究。
在科技高速发展的今天,数控机床已经普遍运用于机械制造行业。如加工多线螺纹零件,若用普通车床加工的话,不仅加工麻烦,生产率低,工人劳动强度还很大,并且加工精度不高,不能满足技术要求;如果采用数控车床来加工,不仅操作简单,编程容易,还能大大减少操作工人的劳动强度,提高生产率,而且加工精度会更高。但是,在数控车床螺纹加工技术实际应用中,由于数控车床取消了丝杠的设计应用,却存在了很多不如普通车床实际加工方便的地方。例如数控车床车削螺纹时只能一次成形,车削过程中不能象普通车床一样随意改变转速,否则螺纹就要乱扣,就算是螺纹切削由于转速选择不当造成加工螺纹时发颤也不能改变转速;另外,还有螺纹工件一但卸下机床就不能再上数控车床修调加工了,因而存在很多不方便的地方。
1、在普通车床加工螺纹时,主轴与进给机构之间存在机械上的定比传动关系,是由复杂的机械传动链来保证的。数控车床在设计上,简化了传动链,取消了主轴箱,主轴一般采用变频调速。在数控车床的螺纹加工中,主轴与刀架之间不存在机械上的定比传动关系,而是依靠数控系统控制伺服进给电机,保障Z轴进给速度与主轴的转速保持一线性比例关系。只有了解数控车床螺纹加工原理,按照操作规程使用数控车床,对螺纹加工中常见故障现象进行分析,“据理析象”,才能解决实际加工生产中出现的一些问题,提高加工效率。
数控车床进行螺纹切削时,主轴工作在转进给状态下,其实质是主轴的角位移与Z轴进给之间进行的插补。在数控车床中,一般采用光电编码器作为主轴角位移测量元件,通过机械部件与主轴连接,传动比为1:1,将编码器的Z脉冲(也称“一转信号”)作为主轴位置信号,经数控系统处理后驱动刀架运动。主轴脉冲发生器送出两组信号脉冲,一组为计数脉冲,CK6140数控车床配置1200线主轴编码器,即每转送出1200个计数脉冲,另一组为主轴基准脉冲,每转送出一个同步脉冲信号。车削螺纹时,数控系统检测到主轴基准脉冲同步信号到来时开始切削,否则处于等待状态。这样就保证螺纹加工时每次切削的初始位置在工件圆周的同一个位置上,以保证各次切削的螺纹牙形相重合,防止了多次切削乱扣现象发生。在数控系统中,完成螺纹加工的要素为:主轴转速n和螺纹导程t,进给速度F=n*t;。即主轴每转一圈,Z轴进给一个导程,主轴的旋转与进给轴必须保持严格的比例关系。基准脉冲同步信号极为重要,它是保证在螺纹加工每次切削的初始位置在工件的同一个位置上,防止了“乱扣”现象发生。
能不能找到一种克服数控车床这种加工不足的方法呢? 经过仔细观察分析,发现数控车床螺纹加工时是由主轴上的位置编码器与主轴转速同步来加工螺纹的,为什么在加工中改变主轴转速螺纹要乱扣呢? 通常,螺纹切削是沿着同样的刀具轨迹从粗切到精切重复进行的。因为螺纹切削是在主轴上的位置编码器输出一转信号时开始的,所以螺纹切削是从固定点开始且刀具在工件上的轨迹不变而重复切削螺纹。由于螺纹切入时系统有一个响应时间,而在同一个响应时间内,主轴的速度快慢不同,切入的角度也就不同,因而主轴速度从粗切到精切必须保持恒。