数控重型曲轴旋风机床床头液压原理研究

单士海 赵树岩 郭玉英

(齐重数控装备股份有限公司，黑龙江161005)

数控重型曲轴旋风机床用于加工万吨级大型船用采油机曲轴的关键设备。

数控重型曲轴旋风切削加工中心是我公司独立开发研制的新产品，主要用于大型船舶用柴油机半组合曲轴热装后的整体加工。该机床最大的特点是在机床上完成主轴颈、法兰和曲轴颈的加工。在加工曲拐颈时，曲轴拐颈不动，可根据曲拐偏移量移动刀具，完成加工。

1 床头液压系统的结构及组成

床头液压系统是数控重型曲轴旋风机床的重要部件。数控重型曲轴旋风切削加工中心床头液压系统分为四个部分：液压站供油部分、液压控制部分、轴承润滑部分、冷却循环部分。液压站供油部分主要由驱动电机、供油泵及连接件等组成。液压控制部分主要由溢流阀、减压阀、电磁换向阀、液控单向阀和压力继电器等组成。轴承润滑部分主要由管式节流阀和流量发讯器等组成。冷却循环部分主要由油温控制箱组成，见图1。

图1 机床液压站

2 工作原理

2.1 液压站供油部分

供油系统是由动力供油泵10和齿轮泵5作为系统动力源，在油箱面板上设置了空气滤清器2，这样不仅可以过滤吸入的空气，还可以防止加油过程中混入颗粒杂质，有利于液压油的净化。面板上装有一个液位发令装置1，当油位过低SL1发出报警，此时应往油箱里注油。另外油箱上还装有液位液温计3，用来观测油位及油温的高低。本系统的回油部分设有带压差发讯器的回油滤油器7，能滤除液压系统中液压元件磨损所产生的金属颗粒以及密封件的橡胶杂质等污染物质，使液压站回油箱的液压油保持清洁干净。液压站上的滤油器安装在油箱上面，筒体部分安装在油箱内，并带有旁通阀、扩散器、滤芯污染堵塞发讯器等装置。在压差发讯器报警后要及时清洗或更换滤芯。

液压站上双联齿轮泵10直接从液压油箱经过网式滤油器8和9吸油，泵的出油口处单向阀11和12用以防止油液回流保护油泵所设。双联泵打出的油经过滤油器13、14分别向液压控制部分和润滑部分供油。液压站上纸质滤油器13和14带有压差发讯器装置，当纸质滤油器堵塞时，压差发讯器发讯报警，这时需要清洗滤芯或更换滤芯。液压原理见图2。

1—液位发令装置 2—空气滤清器 3—液位液温计 4—吸油滤油器 5—齿轮泵 6—纸质滤油器 7—回油滤油器 8—吸油滤油器 9—吸油滤油器 10—齿轮泵组 11—管式单向阀 12—管式单向阀 13—纸质滤油器 14—纸质滤油器 15—溢流阀 16—压力表 17—流量发讯器 18—管式节流阀 19—截止阀 20—蓄能器 21—电加热器 22—双单向节流阀 23—液控单向阀 24—电磁换向阀 25—压力继电器 26—油温控制箱 27—压力继电器 28—压力继电器 29—电磁换向阀 30—液控单向阀 31—电磁换向阀 32—流量发讯器 33—管式节流阀 34—流量发讯器 35—双单向节流阀 36—液控单向阀 37—电磁换向阀 38—压力继电器 39—压力继电器 40—液控单向阀 41—双单向节流阀 42—液控单向阀 43—电磁换向阀 44—叠加式溢流阀 45——叠加式溢流阀 46—电磁换向阀 47—压力表

2.2 液压控制部分

液压站上溢流阀44是设定高压夹紧压力，溢流阀45是设定动作压力的，其值可由压力表47观看。

动作时设定动作压力，电磁换向阀46的YV1b得电，溢流阀45设定压力3.5 MPa。

(1)变速动作

当I挡变速时，换向阀43的电磁铁YV2a得电，压力油流入变速油缸无杆腔，推动活塞杆向右移动，变速的快慢由双单向节流阀41来调节设定，当活塞杆撞块触及行程开关，I挡变速完成，电磁铁失电。液控单向阀42起保压、固定位置作用；当需要变速II档位时，电磁换向阀43的电磁铁YV2b得电，压力油进入有杆腔，推动活塞杆向左移动，变速的快慢由双单向节流阀41来调节设定。当活塞杆撞块触及行程开关，II挡变速完成，电磁铁失电。液控单向阀42起保压、固定位置作用。

(2)C轴变挡

当C轴变挡时，电磁换向阀37的电磁铁YV4a得电，压力油经换向阀进入无杆油腔，推动活塞杆向右移动至行程终止。C轴连接，连接的速度由节流阀35调节。连接完成后电磁换向阀37失电，由于弹簧的作用阀芯回到中位，这时液控单向阀36关闭，起液压锁作用，防止C轴油缸活塞杆窜动导致的连接不到位；当C轴脱开时，电磁换向阀37的电磁铁YV4b得电，压力油经换向阀进入有杆腔，推动活塞向左移动至行程终止，C轴脱开，脱开速度由节流阀35调节。连接完成后电磁换向阀37失电，由于弹簧的作用，阀芯回到中位，这时液控单向阀36关闭，起到液压锁作用，防止C轴油缸活塞杆窜动导致脱开而不完全。

(3)C轴消隙

当C轴消隙时，电磁换向阀29的电磁铁YV8a得电，压力油进入油缸无杆腔，推动活塞杆向右移动，当压力达到5 MPa时，压力继电器38发出信号，C轴消隙完毕，电磁换向阀29失电，液控单向阀40关闭，防止消隙不完全；当C轴消隙后脱开，电磁换向阀29的电磁铁YV8b得电，压力油进入油缸有杆腔，推动活塞杆向左移动，当压力达到2 MPa时，压力继电器39发出信号，C轴消隙脱开完成，电磁换向阀29失电。

(4)平衡电机油缸

在主运动时，平衡电机连接。电磁换向阀24的电磁铁YV7a得电，液压油经过换向阀进入无杆油腔，推动活塞杆向右移动至行程终止，使平衡电机和主运动连接，连接速度由节流阀22调节。连接完成后电磁换向阀24失电，由于弹簧的作用，阀芯回到中位，这时液控单向阀23关闭，起液压锁作用，防止平衡油缸活塞杆窜动导致连接不到位；当车削曲拐位时，平衡电机脱开，电磁换向阀24的电磁铁YV7b得电，压力油经换向阀进入有杆腔，推动活塞向左移动至行程终止，平衡电机与主运动脱开，脱开速度由节流阀22调节。连接完成后电磁换向阀24失电，由于弹簧的作用，阀芯回到中位，这时液控单向阀23关闭，起液压锁作用，防止平衡油缸活塞杆窜动导致脱开不完全。

(5)花盘卡紧油缸

当花盘夹紧放松时，电磁换向阀31的电磁铁YV9a和换向阀46的电磁铁YV1a同时得电，当压力达到压力继电器28设定的压力时，SP12发讯，花盘夹紧，电磁铁YV9a失电。由液控单向阀30和蓄能器20构成保压回路；当保压时间过长压力降到压力继电器25设定的压力时，SP4发出报警，电磁换向阀31的电磁铁YV9a和换向阀46的电磁铁YV1a再次同时得电。使压力达到压力继电器SP12设定的压力。如此循环直到夹紧油缸动作完成。当花盘夹紧油缸放松时，电磁换向阀31的电磁铁YV9b得电，降至压力继电器25所设的压力时，SP10发讯，认为花盘放松到位。

2.3 主轴箱径向轴承润滑

供油由双联泵前泵10供油，由节流阀18调整流量大小，检测由流量发讯器17发出，由溢流阀15设定安全压力。主轴推力轴承与齿轮的润滑检测由流量发讯器32、34实现，润滑量的大小由节流阀33调整。当流量不足时，流量发讯器发出报警，这时需要停车检查。

2.4 冷却装置

冷却装置是由单独供油泵组5、吸油滤油器4和精滤油器6及油温控制箱26组成。液压油通过吸油滤油器4由泵组5打出，再经精滤器过滤后送入油温控制箱入口，经油温控制箱制冷后流回液压站。使床头箱流回的油液的温度实现自动控制，油温保持恒定(油温最大不超过45℃或温升不超过20℃)，保证机床精度不受影响。

3 液压油的使用及注意事项

(1)本机床液压系统使用液压油为L-HL46。

(2)机床液压系统内应保持液压油清洁，防止金属屑和纤维等杂质进入油液中。

(3)油箱中加入油液前，应彻底清洗，且注入新油时必须过滤，过滤网的精度一般在5～10 μm，否则会影响液压系统的性能及液压泵的寿命。

(4)定期检查油液质量和油面高度。

(5)应保证油箱内油液的温升不超过液压油所允许的范围，一般要求不能超过60℃，否则需检查液压油的冷却系统。油温过低时应进行油液预热，使油温逐步升高，当温度达到30℃以上，再运行机器。

(6)液压油在使用中主要检测油品的外观、粘度变化、色度变化、酸值变化、水分、杂质、腐蚀等项目，定期检测这些项目可提早发现问题，采取相应措施，避免发生故障。

4 结语

数控重型曲轴旋风机床适用于各种大型船用曲轴的加工，解决了大型异形件精加工的难题，可适用于各种大型船用半组合曲轴热装后的整体加工。是具有自主知识产权的高精尖设备。预期市场及效益非常可观。