高曉琳，盧 婧

(黑龍江工業(yè)學院，黑龍江 雞西 158100)

鏜床液壓操縱及分度定位機構的優(yōu)化設計

高曉琳，盧 婧

(黑龍江工業(yè)學院，黑龍江 雞西 158100)

設計目的主要是通過對液壓操縱機構的改進和對雙層齒輪分度的設計完成對機械知識的綜合運用。設計主要對鏜床的液壓操縱機構進行改良和優(yōu)化；而對雙層齒輪分度機構的設計完全是一種創(chuàng)新。

設計；液壓操縱機構；雙層齒輪分度

目前我國的鏜床液壓操縱變速機構還是以手動為主，比如說：工作不是很穩(wěn)定，容易漏油等，[1]而且變速機構的液壓系統(tǒng)還有一些缺點。本設計就是在現(xiàn)有的結構上對鏜床的液壓操縱變速機構進行改良,本著減小噪音，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及增加密閉性原則。

對于高精度雙層齒輪分度結構設計是一項有著很好應用前景的題目，它不僅可以提高原有的單層齒輪分度機構的精度，還可以引入傳統(tǒng)的分度盤機構與之結合，使得機床可以根據(jù)加工零件的要求粗加工，或者精加工，不僅能夠提高加工水平，同時能夠提高機械加工效率。

一 液壓操縱機構優(yōu)化設計

1.液壓操縱機構常用形式介紹。

液壓機構通常主要依靠有壓油液為能量介質來實現(xiàn)機械的傳動和自動控制。

現(xiàn)階段液壓機構主要有以調(diào)速的液壓系統(tǒng)(組合機床等)，以換向精度為主的液壓系統(tǒng)(磨床系統(tǒng)等)，有以壓力變換為主的液壓系統(tǒng)(液壓機系統(tǒng)等)，多個執(zhí)行元件配合工作的液壓系統(tǒng)(機械手液壓系統(tǒng)等)……而鏜床的液壓操縱機構主要是以換向為主要目的，大體上屬于以換向精度為主的液壓系統(tǒng)。

2．液壓操縱機構工作原理以及優(yōu)缺點。

主要是通過點位液壓缸活塞多種行程來滿足撥叉停留位置的不同。由于設計中對位移精度的要求相對來說較低，所以設計系統(tǒng)的位移精度要求可以忽略，即只考慮是否可以到達指定位置。另外由于在某些鏜床上已經(jīng)有了液壓操縱機構的應用，所以本設計有部分結構參考了現(xiàn)有的機構。

圖1-1 點位液壓缸工作示意圖

液壓系統(tǒng)工作原理：

首先使③通電，④，⑤，⑥斷電，可以實現(xiàn)活塞右移，使活塞停留在中間位置，完成一次變速；如果使⑤通電④，③，⑥斷電，則可以讓活塞繼續(xù)右移，最后停留在最右端，完成另一次變速。

此機構優(yōu)點在于可以滿足對于機床的要求，使機械結構簡化。但是由于要求在機床上安裝獨立的液壓供油系統(tǒng)，對于現(xiàn)在機床布局有了比較大的改動?？傮w上可以實現(xiàn)簡單傳動，簡化了原來比較復雜的純機械機構，因此還是有很大的工程應用價值。

3.液壓操縱機構優(yōu)化。

設計參數(shù)的確定。

設計時的已確定參數(shù)：

鏜床的最大轉矩：350KNM ；

主軸轉速范圍：12.5r/min—1400r/min；

主軸轉速級數(shù): 18級；

推動撥叉力(經(jīng)驗值)：30N—60N；

撥叉行程：三滑移齒輪：50mm,50mm；雙滑移齒輪：64mm；

根據(jù)上述已知參數(shù)確定以下參數(shù)：

油路壓力：〈2.5 Mpa;

油路介質：L-HH 68(潤滑劑類無抗氧化劑精致礦物油，黏度等級68'10-6m2/s )。

在此基礎上，以及結合各種現(xiàn)有的液壓機構，主要提出了以下二種設計方案。

(1)直接采用液壓馬達來驅動主軸，進行變速。

原理：利用液壓馬達的轉動特點，根據(jù)流量的多少來確定自己的轉速，而且可以根據(jù)需要來進行反饋控制和實時測量。主要就是通過液壓馬達的輸出軸通過連軸器和主軸相連接，實現(xiàn)無級變速。

優(yōu)點：可以實現(xiàn)少有的無級變速；機構簡單，便于維護；減小占地面積，簡化機床結構。

缺點：要求的加工精度比較高；產(chǎn)品的價格相對較高；最主要的是輸出轉矩比較小，很難能夠滿足大轉矩要求。

此方案液壓原理圖略。

通過可行性分析得到結論：轉矩比較小，達不到所需要的轉矩要求，而且在T618型鏜床上應用很不經(jīng)濟。

(2)采用雙速電機作為驅動，通過多個不同液壓缸作為動力機構，實現(xiàn)對撥叉的控制。

原理：通過對多個液壓缸的控制來實現(xiàn)對撥叉的操作，完成變速。主要就是利用液壓缸油腔進出油的順序不同來控制活塞桿一端撥叉的來回運動實現(xiàn)變速。[2]

優(yōu)點：可以避免純機械結構的復雜和各個機械單元的沖突；降低噪音，改善工作環(huán)境；有利于實現(xiàn)半自動化。

缺點：液壓系統(tǒng)要求有油路和儲油容器，增加了占地面積；油液的泄漏也是不可避免[3]。

通過可行性分析得到結論：可以滿足轉矩要求，而且也達到了機構簡化的要求，只是液壓缸的個數(shù)比較多，而且電機的要求也較高。

圖1-2 操縱機構液壓原理圖

方案2不僅滿足了設計的目的而且也對原有的機構進行了很大的調(diào)整，有利于機構的應用。最后確定方案2為設計方案。

三 分度定位機構優(yōu)化

1.分度定位機構常用形式。

齒輪分度主要是通過齒輪的精度比較高的特點，使得齒輪轉過一定的角度，從而到達要求分度的裝置。現(xiàn)在最常用的就是單層的齒輪分度機構，大體上分為兩種：一種是分度盤抬起的分度裝置，另外一種是工作臺不抬起的裝置。兩者有著共同的特點，分度精度相對較低，很難到達分級分度。此設計的目的主要是使得兩部分很好地接合到一起，而且通過外部的伺服控制來達到分級的分度要求，與此同時還加入了傳統(tǒng)的定位分度機構進行大度數(shù)分度。主要是通過液壓系統(tǒng)的升降動作來完成對工作臺的控制，實現(xiàn)上下兩層轉動分度。

2.分度機構工作原理以及優(yōu)缺點。(主要介紹精分度部分)

主要是通過液壓系統(tǒng)的升降動作來完成對工作臺的控制，實現(xiàn)上下兩層轉動分度。

機械部分(精分度)工作原理：

首先是抬起油缸進油使得上層工作臺抬起分度機構抬起工作臺，而后根據(jù)輸入進行轉角；當轉角滿足要求后，放下工作臺，下層分度機構進行反向轉角，從而完成分度。

圖1-3 分度機構機械結構簡圖

此機構完全體現(xiàn)了機械電子單元中的藕合特點，兩部分即可以很好地工作，而且相互之間不會干擾，分度精度已經(jīng)達到了分級標準。但是由于此機構屬于第一次設計，在很多方面還不是很完善，因此需要進一步的改進和完善。

3.分度機構優(yōu)化。

對于分度機構主要是要求分度時一定要有足夠的精度，在分度完畢后必須可以鎖死。[4]主要就是通過各種機械單元的相互之間的協(xié)調(diào)完成最后的動作。現(xiàn)在常用到的是工作臺抬起式分度和工作臺不抬起式分度。兩者主要都是單層齒輪分度機構，精度不是很高。在設計液壓系統(tǒng)時要根據(jù)已給的主軸轉速范圍和級數(shù)確定傳動系統(tǒng)布置形式，得到形式，因此確定選用一個雙作用單桿液壓缸和兩個點位液壓缸。通過用雙作用單桿液壓缸來控制雙滑移齒輪和利用點位液壓缸操縱三滑移齒輪。為了避免液壓缸在工作過程時產(chǎn)生液壓沖擊損壞液壓缸，必須在每個回油路安裝上節(jié)流閥產(chǎn)生背壓，來克服沖擊現(xiàn)象的產(chǎn)生，達到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

液壓原理圖如下所示：

圖1-4 分度機構液壓原理圖

通過此次的設計，讓我對機械這門行業(yè)有了更深刻的了解，對于一個設計者來說要敢于創(chuàng)新，要有好的思路。同時我在設計過程中翻閱大量資料以及相關的機床介紹，并且深入行業(yè)中進行大量的調(diào)研工作，進行了可行性分析?？偨Y設計方案及設計過程中主要的缺點和難點。

在設計中有幾點成果和設想。

(1)鏜床的液壓操縱機構的改進，滿足了機床對轉速的要求，同時也降低了成本，因為該機構采用了單速電機的形式，引入了液壓缸點位的應用，另外進一步向機電一體化程度方向發(fā)展，此設計對于今后對此機構進一步的研究和完善奠定研究基礎。

(2)分度機構是在現(xiàn)在有時候傳統(tǒng)的單層分度機構滿足不了精度的前提下提出設計的方案。主要就是通過現(xiàn)在

已經(jīng)很成熟的單層結構，使之很好的結合到一起形成雙層結構，在分度的時候主要是要求上下的正反旋轉來達到分度精度要求。

由于此次設計題目是兩部分的結合，相對有各自的獨立性，因此在設計時沒有考慮兩部分的銜接問題。還有很不完善的地方。希望在以后可以進一步進行設計和改善。

[1]王 飛．MG6450A滾刀刃磨床液壓分度控制系統(tǒng)的改進[J].設備管理與維修，2002：18.

[2]戴 曙．金屬切削機床[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2003(1)：56～60．

[3]左建民．液壓與氣壓傳動(第2版)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1992，10．

[4]趙湘閩．手動變量液壓變速箱[M]．液壓和機床，1995，2．

ClassNo.:TG502.32DocumentMark：A

(責任編輯：蔡雪嵐)

DesignoftheManipulatingOrganizationoftheBoringMill’sHydraulicPressureandthePositioningOrganization

Gao Xiaolin，Lu Jing

(Heilongjiang University of Technology, Jixi，Heilongjiang 158100,China)

The purpose of designing is mainly to improve the organization of the hydraulic pressure and the degree of cent of a layer wheel gear as well as the application of the machine knowledge. The design is one of the innovations to manipulate the organization and the excellent turn of boring mill of hydraulic pressure.

Design; Hydraulic control organization; double-decked gear cent

高曉琳，在讀碩士，哈爾濱理工大學；講師，黑龍江工業(yè)學院。研究方向：機械專業(yè)教學工作。

盧婧，在讀碩士，哈爾濱理工大學；黑龍江工業(yè)學院。研究方向：學生管理工作及機械專業(yè)教學工作。

1672-6758(2013)09-0057-3

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