对自动万能回转头液压系统设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com第5期(总第174期)机械工程与自动化NO．52012年1O月MECHANICALENGINEERING&AUT()MATI()NOct．文章编号：1672—6413(2012)05—0094—03自动万能回转头液压系统设计曾帮强(四川川化永鑫建设1-程有限责任公司。四川成都610300)摘要：自动万能回转头是用于柔性制造单元的主轴部件，通过回转头的回转组合，实现机床主轴立、卧自动互换，从而达到工件的一次装卡即可完成所有加工的目的，提高了工件的加工精度和加工效率。主要描述了液

2、压系统的应用，靠自动控制系统实现回转头主轴在空间360。范围内的任意回转分度。生产实践证明自动万能回转头既能完成分度要求．还能保证大功率、大扭矩条件下的稳定性和重切削能力．是现代大型柔性制造单元必备的主轴部件。关键词：自动万能回转头；液压系统；分度；柔性制造单元中图分类号：TP271．31：TH165文献标识码：AO引言为5mm，运动部件自重为7kN。启动换向时间At=伴随着我国制造业的发展，要求配备数控回转头0．05S，采用水平放置导轨，静摩擦系数一0．2，动摩的加工中心也在增加，特别是四轴、五轴加工中心。因

3、擦系数^0．1，油缸机械效率取0．9。此，不断开发大、小型自动万能回转头，大幅提高回转头转速和承载能力，已成为必然的发展趋势。本文通过设计实例讲述液压传动技术在万能回转头中的应l1用。121万能回转头的工作原理13万能回转头通过螺柱安装在滑枕前端，通过伺服14电机直联驱动传递扭矩，通过液压缸的往复运动控制鼠牙盘的卡紧和松开，再通过齿轮啮合带动回转头的两个壳体回转，实现主轴在空间360。范围内任意回转分度(空间分度角度为5。)。万能回转头能通过两个互成45。的回转面A和B调节主轴的方位，法兰回转面上装有端齿盘，在

4、后壳体中心装有液压缸，端齿盘旁1一内啮合直齿轮I；2--轴I；3一联轴器；4一法兰；5一多齿盘I；装设传感器，整个系统利用PLC自动控制。当液压6一后壳体；7一内啮合直齿轮II}8一液压缸I；9一弧齿锥齿轮I；缸往右运动时，端齿盘脱离啮合，然后主轴开始绕水平10一支承座l11一多齿盘III12--前壳体；13一弧齿锥齿轮II；轴I转动，当转动到位后，通过传感器发出信号，液压14--主轴；15一轴II}16一弧齿锥齿轮Ill#17一液压缸II图l万能回转头结构示意图缸电磁阀得电，液压缸往左运动，当端齿盘完全进入啮

5、2．2系统工况分析合后，液压缸停止运动。万能回转头结构示意图如图液压缸I、II工作过程各阶段负载F的计算公式1所示。如F：2液压系统设计启动加速阶段：2．1系统设计要求根据系统运动情况及计算结果表明，液压缸I和F一(G+)击。⋯⋯⋯⋯⋯州液压缸II快进、快退速度约为5m／min；液压缸I行快进或快退阶段：程为17mm，运动部件自重为15kN；液压缸II行程收稿日期：2oi2—03—25l修回日期：2012-04-11作者简介：曾帮强(1986一)，男，四川仁寿人，助理工程师，本科，主要从事机电一体化技术方面的研

6、究。学兔兔www.xuetutu.com2012年第5期曾帮强：自动万能回转头液压系统设计·95·F一。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2)d2≥^／{一2．9mm。一V7【LaJ其中：G为运动部件重量，N；g为重力加速度；Av为速液压缸I、II活塞杆强度富裕。度变化值，m／s。。2．3．3计算液压缸的工作压力、流量和功率液压缸I、II启动加速阶段△一0m／s。，快进、快根据参考文献，本系统的背压估计值可在退阶段△=0．083m／s。。将各数值代人式(1)、式(2)0．5MPa~0．8MPa内选取，故暂定快速运动

7、时一可计算得到液压缸I启动加速阶段的负载为6156．50．5MPa。液压缸在工作循环阶段的工作压力为：N，快进或快退阶段负载为1667N；液压缸II启动加速F户工一A十P6。阶段负载为2873N，快进或快退阶段负载为777．8N。2．3确定执行元件的工作压力计算得到液压缸I的工作压力P工一0．77MPa，2．3．1初选液压缸的工作压力液压缸II的工作压力户2工一0．92MPa。由负载值大小查参考文献E13，并参考同类型两用快进、快退阶段的输人流量为：机床，初取液压缸I、II的工作压力P。为2MPa。Q—AAv。

8、2．3．2确定液压缸的主要结构参数计算得到液压缸I的输人流量Q一31．2L／rain，(1)液压缸内径D的计算公式为：液压缸II的输入流量Q2—9L／rain。快进、快退阶段的输入功率为：。一层。OJG90J．．．．．．OOOOOIBOB~Q．．．．．．．．．．OIO60㈤w—P工Q。将液压缸I、II启动加速阶段的负载代人式(3)将相关数值代人计算得到液压缸I输入功率得：Dl一0．06