基于液压系统的数控车床液压三爪卡盘改造研究

前言机床是大多数制造型企业最重要的生产工具,目前许多企业的机床虽在功能上能满足大多数情况下的加工要求,但在生产效率和减轻工人劳动强度上需要大大的改进，所以为达到企业省钱和工人省力的要求，机床的改进成为当前企业势在必行的任务。

随着现代制造技术的飞速发展，数控技术的应用越来越普遍,数控车床已成为各机械制造厂家的重要生产设备，在生产中发挥着不可替代的作用。

数控车床一般用液压卡盘来夹持工件。

液压卡盘通常都配备有未经淬火的卡爪，即所谓软爪。

软爪分为内夹和外夹两种形式，卡盘闭合时夹紧工件的软爪为内夹式软爪，卡盘张开时撑紧工件的软爪为外夹式软爪。

软爪是以端面齿槽与卡爪座3定位，通过螺钉和卡爪座中的T型螺母固定在卡爪座上。

液压卡盘工作时，软爪在卡爪座的带动下，作闭合或张开运动，将工件夹紧或松开。

夹持不同工件时，通过改变软爪在卡爪座上的位置来改变液压卡盘的夹持尺寸。

机床操作的劳动强度最大的部分就是工件的夹紧,传统的机床靠工人用手工进行夹紧,例如未经过改造的KZ320型三爪卡盘虽然在功能上能达到夹紧工件的要求, 但所需夹紧力非常大,还常常有夹不紧的情况。

因此可通过在KZ320型三爪卡盘加装摆动式液压缸和平面螺旋机构构成液压增力改进系统来实现夹紧力的传递和运动方向的转换，这样改进有以下优点：1，能稳定地保证加工精度，减少对其他生产条件的依赖性；2，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显著地缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率；3，能减轻工人的劳动强度，保证安全生产；4，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本；5，能确保生产周期和生产调度等工艺秩序；6，能扩大机床工艺范围。

此外，本系统能达到较高的增力比，工作稳定可靠，符合生产要求，同时又利用了企业现有资源，不会带来过多的经济负担，达到了工人省力的目的，具有良好的经济性和可行性。

本设计是一种变型设计,即在原有产品的基础上,基本工作原理和总体结构不变,通过改变或更换部分机构,形成变型产品。

液压卡盘的三爪卡盘使用久了会出现同轴度降低、精度不稳定和喇叭口现象，直接影响加工精度和装夹可靠性。

实践经验证明，采用以下方法进行修改，高效、快捷、使用简单、效果显着。

以正爪式卡盘为例：首先用外夹钳夹住直径适当的圆棒，启动机床，转动卡爪外圆部分。

然后用内支撑夹住一个环形件，启动机床，转动卡爪的内圆部分和端面。

显然，这样可以显着提高被加工颚板内圆与机床主轴的同轴度，消除喇叭口现象，从而达到更高的精度，达到矫正的目的。

在具体应用中，需要注意以下几点；
圆棒的外圆和环件的内圆需要预先加工并有一定的精度，环体的内径不能太小，否则会造成颚面凹弧过深，夹持大直径工件时容易损坏。

特别注意工件表面。

由于夹爪与夹头本体的滑槽之间不可避免地存在间隙，且夹爪的受力方向与校正时实际工作的受力方向正好相反，因此校正后的夹头在使用时会有喇叭口.现象。

因此，在矫正时，应将钳口内圆预加工成具有一定锥度（内大外小）的倒角。

调整后的锥度可通过实验确定。

这是成败的关键。

由于钳口硬度高，断续切削，校正时切削深度和切削量要小，切削速度不能太高。

刀具材料为硬质合金。

如果托盘上可以安装一个小型的活动刀盘，用砂轮进行打磨和校正的效果会更好。

液压三爪卡盘原理液压三爪卡盘是一种常见的机械夹具，常用于机床加工中，具有良好的夹紧效果、精度高等优点，广泛应用于金属加工、汽车零部件加工以及制造业等行业。

液压三爪卡盘是一种通过加压油液，使三个爪子抓住工件，实现夹紧的机械夹具，主要由主体、液压缸、活塞、连杆、三爪和弹簧等组成。

当液压缸内的压力升高时，活塞会向前排油，推动连杆和三爪沿着导轨移动，从而夹紧工件。

液压三爪卡盘的主要优点是夹紧力大，精度高，操作简单、方便，而且具有自锁功能，能够保证工件的稳定和安全。

液压三爪卡盘还具有夹紧力可调节的特点，可以根据加工的需要进行调整，能够满足不同加工场合的需求。

液压三爪卡盘的原理是利用液压缸产生的油压力，通过机械传动将夹具夹紧在工件上。

它的核心部件主要有三爪和活塞。

液压缸通过活塞向前推动三爪，使三爪从内到外夹住工件。

三爪夹紧工件时，它们的夹紧力在被夹物的周围形成一个圆环，这时，夹紧力将被均匀地分布在被夹物的周围，保证了被夹物的安全和稳定。

液压三爪卡盘的使用方法非常简单。

需要将工件放入夹具中，然后打开油泵输出口的阀门，使油液进入液压缸，使活塞向前移动，将三爪夹紧在工件上。

当需要取下工件时，只需要关掉油泵输出口的阀门，压缩弹簧，使三爪张开，工件就可以轻松地取下了。

液压三爪卡盘的应用范围非常广泛。

它可以用于铣床、车床、钻床等各种加工设备上，也可以用于轻型机械手和自动生产线上。

还可以用于汽车轮胎的更换等场合。

液压三爪卡盘具有夹紧力大、精度高、操作简单等优点，是一种常见的机械夹具，广泛应用于金属加工、汽车零部件加工以及制造业等行业。

在使用过程中，需要注意液压系统的维护和保养，以确保其正常运行和工作效率。

在使用液压三爪卡盘的过程中，有一些需要注意的事项。

使用前需要检查卡盘的工作表面是否平整，以及各部件是否正常运转。

需要保持油液清洁，定期更换液压油，确保液压系统的正常运行。

需要根据加工需要调整夹紧力。

如果夹紧力过大，可能会导致工件变形或者损坏；如果夹紧力过小，可能导致工件松动或者移动。

液压三爪卡盘毕业设计液压三爪卡盘毕业设计液压三爪卡盘是一种广泛应用于机械加工领域的装置，它具有夹持工件的功能，使得工件能够稳定地固定在机床上进行加工。

作为一种重要的工具，液压三爪卡盘在现代制造业中扮演着不可忽视的角色。

本文将探讨液压三爪卡盘的毕业设计，从设计原理、结构特点到应用领域进行详细介绍。

首先，液压三爪卡盘的设计原理是基于液压力的传递和控制。

通过液压系统提供的压力，液压三爪卡盘能够夹持工件并保持稳定。

设计师需要考虑液压系统的压力、流量以及控制方式，以确保液压三爪卡盘的正常工作。

其次，液压三爪卡盘的结构特点决定了它的性能和适用范围。

一般来说，液压三爪卡盘由三个爪子组成，每个爪子上都有夹持面，通过液压缸控制爪子的运动。

液压三爪卡盘具有夹持力大、夹持稳定、夹持范围广等特点，适用于各种工件的夹持。

在液压三爪卡盘的毕业设计中，设计师需要考虑多个因素。

首先是夹持力的计算和选择，夹持力需要根据工件的材料和尺寸来确定。

其次是液压系统的设计，包括液压缸的选择和液压管路的设计。

此外，还需要考虑液压系统的控制方式，可以采用手动控制、脚踏控制或自动控制等方式。

液压三爪卡盘的应用领域非常广泛。

在机械加工中，液压三爪卡盘可以用于铣床、车床、钻床等机床上，夹持各种形状的工件进行加工。

在汽车制造中，液压三爪卡盘可以用于轮胎安装、发动机组装等工序。

在航空航天领域，液压三爪卡盘可以用于飞机发动机的维修和装配。

液压三爪卡盘的广泛应用使得它成为现代制造业中不可或缺的工具。

在毕业设计中，设计师需要充分考虑液压三爪卡盘的性能和可靠性。

首先，设计师需要进行强度分析，确保液压三爪卡盘能够承受工作过程中的载荷。

其次，设计师还需要进行运动学分析，确保液压三爪卡盘的运动轨迹和夹持力满足工件加工的要求。

最后，设计师还需要进行液压系统的优化设计，提高液压三爪卡盘的工作效率和性能。

总结而言，液压三爪卡盘的毕业设计是一个复杂而重要的任务。

设计师需要考虑液压系统的设计、液压三爪卡盘的结构和性能以及液压三爪卡盘的应用领域。

毕业设计（论文）-数控车床主轴卡盘液压装置设计大XX大学毕业设计(论文)数控车床主轴卡盘液压装置设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日I摘要通过对数控车床的液压系统的分析和了解，结合已掌握的液压方面的知识对原有系统进行优劣分析并提出改进方案;最终使液压系统实现车床的变档及卡紧，使其满足旋转精度，刚度，温升，抗震性等主要性能，以提高整机性能，并保证该液压系统执行上述二个动作时的可行性与可靠性，充分体现现代液压技术应用于数控机床的优越性。

关键词:主轴，卡盘，液压装置，液压系统全套设计请加 197216396或401339828IIAbstractThrough the analysis and understanding of the hydraulic system for numerical control lathe, combined with the available hydraulic knowledge analysis of the original system and the improved scheme is put forward; and the hydraulic system and the locking gear lathe, make it meet the rotary accuracy, rigidity, temperature rise, the main performance of shock resistance etc., to improve the performance of the whole machine, and ensure the feasibility and reliability of the hydraulic system for executing the two action, fully reflects the superiority of the application of the modern hydraulic technology in CNC machine tool.Keywords: spindle, chuck, hydraulic equipment, hydraulic systemIII目录摘要 ..................................................................... .. (II)Abstract ............................................................... ...................................................................... III 目录 ..................................................................... ...................................................................IV 第1章概述 ..................................................................... ......................................................... 1 1.1液压传动发展概况 ..................................................................... ................................. 4 1.2液压传动的工作原理及组成部分 ..................................................................... (4)1.2.1液压传动的工作原理 ..................................................................... (4)1.2.2液压传动的组成部分 ..................................................................... .................. 5 1.3液压传动的优缺点 ...................................................................................................... 6 1.4液压系统的设计步骤与设计要求 ..................................................................... (7)1.4.1设计步骤 ..................................................................... .. (7)1.4.2明确设计要求 ..................................................................... (7)1.4.3课题主要参数 ..................................................................... .............................. 8 1.5数控机床定义 ..................................................................... ......................................... 8 1.6 数控机床的优点 ..................................................................... .................................... 8 1.7数控机床的分类 ..................................................................... . (9)1.7.1按加工工艺方法分类 ..................................................................... (9)1.7.2按控制运动轨迹分类 ..................................................................... ................ 10 1.8数控机床发展趋势 ..................................................................... ............................... 10 第2章数控车床主轴卡盘液压系统工作原理图设计 ........................................................ 13 2.1 课题来源 ..................................................................... .............................................. 13 2.2方案的制定与论证 ..................................................................... . (13)2.2.1方案制定的背景和特点 ..................................................................... (13)2.2.2多方案的比较和论证 ..................................................................... . (13)2.2.3最终方案的制定和说明 ..................................................................... ............ 14 2.3 液压卡盘的运动分析 ..................................................................... .......................... 15 2.3 液压系统原理图 ..................................................................... . (15)IV第3章液压三爪卡盘设计 ..................................................................... . (16)3.1 总体框架 ..................................................................... . (16)3.2 主要参数确定与结构计算 ..................................................................... (17)3.2.1 液压腔的结构设计 ..................................................................... . (17)3.2.2 转子叶片数的设计 ..................................................................... . (17)3.3.3 摆动角的设计 ..................................................................... (17)3.3.4 定子圆柱活塞杠面积的设计 ..................................................................... (18)3.3.5 活塞杠的升程 ..................................................................... ........................... 18 第4章液压站的设计 ..................................................................... (20)4.1液压站简介 ..................................................................... . (20)4.2 油箱设计 ..................................................................... . (20)4.2.1油箱有效容积的确定 ..................................................................... . (20)4.2.2 油箱容积的验算 ..................................................................... .. (21)4.2.3 油箱的结构设计 ..................................................................... .. (22)4.3 液压站的结构设计 ..................................................................... (24)4.3.1 液压泵的安装方式 ..................................................................... . (24)4.4 辅助元件 ..................................................................... .............................................. 26 总结 ..................................................................... . (28)参考文献 ..................................................................... ............................................................. 29 致谢 ..................................................................... (30)V123第1章概述1.1液压传动发展概况液压传动相对于机械传动来说是一门新技术，但如从17世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理、18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，也已有二三百年历史了。

概述数控车床改液压卡盘，顾名思意，就是指对数控车床进行一定的改装，从而达到提高设备的加工效率和自动化程度的目的，包括改装液压卡盘、液压尾座。

一般我们所说的数控车床改装是指数控车床改装液压卡盘、液压尾座。

改装原理改装液压卡盘，就是利用一个液压工作站提供工作动力，连接回转油缸完成伸缩动作，从而控制液压卡盘的夹紧与松开，电路进行系统连接，实现系统控制和人工控制两种方式并用。

元件的精选配合同心度的安装，保证卡盘夹持精度。

液压卡盘改装后，夹紧、松开动作只需要一个指令或者踩下脚踏开关2秒即可实现，达到提高工作效率和降低人工劳动量的效果，改装的精度，保证了成品的有效合格率。

改装标准1.液压卡盘能实现正常夹紧，松开动作2.主轴旋转时，确保液压卡盘松开功能失效。

意外停电，液压卡盘确保夹紧状态，及误踩脚踏开关也保持夹紧，防止工件飞出，导致人身伤害3.液压尾座有前进、后退、停止功能，运行自如、平稳，速度可调。

4.在工作时，不能有渗漏、时松时紧，造成使工件在加工过程中损坏机床设备5.主轴高速旋转加工时，整体机床不能有振感，以至影响加工精度6.液压站在连续工作时，油温不能高于50℃，无渗漏现象，工作时无外界灰、杂物落入油箱内造成油质污染7.改造后液压卡盘以及液压尾座对机床主轴旋转加工精度，不能低于现在制造出厂标准前景近几年来，由于工人工资的不断增加，很多企业都出现招工难的问题，这样就迫使企业要更新和改造设备，提高设备的自动化程度，从而降低用工成本。

先阶段数控车床改造，在技术上作了一系列的改进，优化了改装的组件的选材、连接结构、精度调整等等。

从而解决了卡盘时紧时松、夹持精度不高、油路堵塞、液压元件故障等普遍存在的各种问题。

因此，数控车床改造、改装液压卡盘及尾座，具有较好的发展前景。

㊀收稿日期:２０１８－０４－２４㊀作者简介:刘红艳(１９８０ )ꎬ女ꎬ河南济源人ꎬ讲师ꎬ研究方向为机械电子和数控加工ꎮ含变径结构的液压卡盘生产性改装研究刘红艳ꎬ张明伟ꎬ赵㊀敏(济源职业技术学院机电工程系ꎬ河南济源４５９０００)摘㊀要:针对ＣＫ６１４０数控车床液压三爪卡盘开展了生产性改装研究ꎬ主要包括机械部件的改装与调试㊁电气控制线路及脚踏开关的连接㊁液压卡盘运转调试三个部分ꎮ其中ꎬ包含变径结构的拉杆是本次卡盘改装过程中的创新点所在ꎬ该结构在降低拉杆改造成本的同时ꎬ也使拉杆的后续维护变得更加便捷ꎮ经生产实践验证ꎬ包含变径结构的拉杆是切实可行的ꎮ关键词:变径结构ꎻ拉杆ꎻ液压卡盘ꎻＣＫ６１４０ꎻ数控车床ꎻ改装ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７２－０３４２.２０１８.０３.０１３中图分类号:ＴＧ６８㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ文章编号:１６７２－０３４２(２０１８)０３－００６８－０５㊀㊀某企业有一台ＣＫ６１４０数控车床ꎬ操作系统为ＦＡＮＵＣ０ｉＭａｔｅ－ＴＣꎬ装夹方式为机械式三爪卡盘ꎮ近期ꎬ由于生产需要ꎬ该企业决定对上述机床进行生产性改造ꎬ用液压卡盘替代原有的机械卡盘ꎬ同时加装脚踏开关ꎮ此次液压卡盘改造的最大特色ꎬ是在拉杆设计中采用了变径结构ꎬ该结构改变了传统的一体化连接方式ꎬ在使拉杆长度尺寸的确定变得更加容易的同时ꎬ也降低了拉杆的改造成本ꎬ使拉杆的后续维护变得更加便捷ꎮ一㊁液压三爪卡盘的改装原理改装液压三爪卡盘ꎬ就是利用液压泵站提供工作动力ꎬ通过回转缸产生轴向伸缩动作ꎬ再借助拉杆带动动力夹头ꎬ从而控制液压卡盘的夹紧与松开[１]ꎮ液压三爪卡盘的改装一般包括机械部分和电气系统改装两部分ꎮ机械部分的改装包括液压泵站㊁回转缸体(中空)㊁拉杆㊁动力夹头(中空)等的安装与调试[２]ꎮ电气系统的改装主要通过加装继电器ꎬ实现脚踏开关对卡爪夹紧㊁松开功能的电气控制ꎮ上述ＣＫ６１４０数控车床液压三爪卡盘改装的原理图如图１所示ꎮ图１㊀ＣＫ６１４０数控车床液压三爪卡盘改装原理图８６㊀㊀第１７卷㊀第３期济源职业技术学院学报Ｖｏｌ.１７㊀Ｎｏ.３㊀㊀㊀２０１８年９月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉｙｕａｎＶｏｃａｔｉｏｎａｌａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅＳｅｐ.２０１８二㊁液压三爪卡盘的生产性改装液压三爪卡盘的生产性改装主要包括三个部分:(１)机械部件的改装与调试ꎮ这一部分要严格控制装配精度ꎬ特别是回转缸体(中空)和动力夹头(中空)装配过程中的径向跳动误差和端面跳动误差ꎬ必须控制在机床的允许范围之内ꎬ以保证各部件的连接紧密可靠ꎬ无漏油㊁卡顿等现象[３]ꎮ(２)电气控制线路及脚踏开关的连接ꎮ这一部分的工作重点是保证脚踏开关动作㊁三爪卡盘动作以及主轴正反转之间的逻辑控制顺序正确有效[４]ꎮ(３)液压卡盘运转调试ꎮ这一部分可通过试切件的加工来确定液压三爪卡盘夹紧力大小是否合适[５]㊁卡爪行程是否恰当ꎬ从而为机床改造后的大规模批量生产奠定基础ꎮ传统的改装液压三爪卡盘的方法是用一根两头带螺纹结构的拉杆直接将回转缸体和动力夹头连接起来ꎬ即一体化的连接方式ꎮ这种方法的不足之处在于:拉杆的实际长度不易精确测量ꎬ往往需要多次装拆拉杆进行反复修调ꎬ费工费力的同时也会对机床的改装进程造成影响ꎮ另外ꎬ从成本的角度看ꎬ一体化连接方式下的拉杆需要整体使用４０Ｃｒ的材料ꎬ这会造成改造成本的增加ꎮ为克服上述缺点ꎬ本次改装采用具有变径结构的拉杆来连接回转缸体和动力夹头ꎬ即在拉杆的左右两端通过增加变径套实现与回转缸体和动力夹头的连接ꎬ图１所示为拉杆左端与回转缸体连接的情况ꎮ(一)机械部件的改装与调试１.带变径结构的拉杆与回转缸体的装配带变径结构的拉杆与回转缸体的装配主要是拉杆左端与回转缸体的装配ꎮ图２ 图５显示的是用带变径结构的拉杆连接回转缸体的全过程ꎮ图２㊀拉杆原始图图３㊀裁料㊁加工螺纹图４㊀加装变径套图５㊀与回转缸体连接㊀㊀首先将普通管材的一端通过变径套与主轴前端的动力夹头相连(图中未显示)ꎬ管材另一端超出皮带轮后端的回转缸法兰盘(如图２所示)ꎮ以回转缸法兰盘端面为参考大致记录下长度尺寸后ꎬ将管材取下ꎬ并在略短于记录尺寸的位置处锯断拉杆(约短２０~３０ｍｍ)ꎮ然后在锯断处加工螺纹ꎬ并再次装入(如图３所示)ꎮ将加工好的变径套旋入拉杆(如图４所示)ꎬ再将回转缸及附属油路部分与变径套进行连接装配(如图５所示)ꎮ需要注意的是ꎬ在装配回转缸及附属油路部分前ꎬ必须对回转缸法兰的端面及内孔的圆跳动度进行打表测量ꎬ保证其跳动误差在０.０１ｍｍ以内ꎮ在装配过程中如有不合适的地方ꎬ可将变径套取下进行局部修改即可ꎬ而不用每次都对拉杆进行整体装拆ꎮ２.液压泵站的装配改装ＣＫ６１４０数控车床液压三爪卡盘所需的液压泵站为整体外购件ꎬ按照装配说明将泵站装配完成后其结构如图６所示ꎮ在液压泵站装配过程中有以下五点需要特别注意:①液压油应选择运动粘性为３０~５０ｍｍ２/ｓ(温度４０ħ)的液压油ꎬ且液压油必须有抗磨损及不起泡的特质[６]ꎻ②尽量使用内径大的油管ꎻ③油压缸的配管必须使用挠性油管ꎻ④为检查液压油是否停滞ꎬ应使用透明乙烯基的泄油管或透明材质的泄油管[７]ꎻ同时ꎬ泄油管的安装必须有一定的斜度ꎬ以方便液压油的流动及空气的排除ꎻ④油箱的泄油口必须在油面以上[８]ꎻ⑤液压泵站的调试应从低油压开始ꎮ９６刘红艳ꎬ张明伟ꎬ赵敏:含变径结构的液压卡盘生产性改装研究图６㊀液压泵站㊀㊀３.带变径结构的拉杆与液压卡盘的装配带变径结构的拉杆与液压卡盘的装配主要就是拉杆右端与液压卡盘的装配ꎮ装配前ꎬ首先应将上文所述拉杆左端的变径套旋至回转缸内活塞底部(如未达到位置将会损坏活塞内的螺旋止挡锁)ꎬ然后如图７所示ꎬ对拉杆右端(变径套已装好)外部主轴的径向跳动进行打表检测ꎬ要求跳动度控制在０.０１ｍｍ以内ꎮ在装上动力夹头法兰后ꎬ需对法兰进行径向跳动和端面跳动的检测ꎬ其误差值也应控制在０.０１ｍｍ以内ꎮ否则ꎬ过大的跳动误差ꎬ特别是径向跳动误差ꎬ将在很大程度上影响机床的加工精度[９]ꎮ图８显示的是动力夹头法兰的端面跳动检测ꎬ其径向跳动检测方法同图７类似ꎮ安装动力夹头时ꎬ应先将防尘盖取下ꎬ将夹头中心与拉杆右端变径套的中心大致对齐(此处需要辅助吊装设备)ꎬ再将套筒扳手插入动力夹头的中心孔上ꎬ通过旋转套筒扳手实现动力夹头与变径套的连接ꎮ装上动力夹头后ꎬ还需再次进行径向跳动和端面跳动的打表检测(如图９所示)ꎬ以保证整体装配合格[１０]ꎮ此环节有两点需要特别注意:①在装配动力夹头及其法兰的过程中ꎬ一定要平顺地装入ꎬ切不可凭借外力强行敲击ꎬ以免造成不必要的装配误差及螺纹的损坏ꎮ②锁紧动力夹头螺丝时要注意螺丝的锁紧顺序和扭矩ꎮ之后再装上三个卡爪ꎬ同时使用套筒扳手调整拉杆的位置ꎬ使拉杆右端变径套距离动力夹头右端面有０.５ｍｍ~１ｍｍ的间隙ꎬ以保证拉杆运动到右侧极限位置时三个卡爪正好能位于卡盘开端[１１]ꎮ至此ꎬ液压卡盘的装配基本完成(如图１０所示)ꎮ图７㊀主轴径向跳动检测图８㊀法兰端面跳动检测图９㊀装配后径向跳动检测图１０㊀装配完成图㊀㊀(二)电气控制线路以及脚踏开关的连接ＣＫ６１４０数控车床液压卡盘改装的电气控制要求是:①初次踩下脚踏开关时ꎬ液压卡盘的卡爪松开ꎻ松开脚踏开关后ꎬ卡爪松开的状态能够保持ꎻ②再次踩下脚踏开关时ꎬ液压卡盘的卡爪夹紧ꎻ松开脚踏开关后ꎬ卡爪夹紧的状态能够保持ꎻ③主轴正反转时ꎬ卡爪应保持夹紧状态ꎬ误踩不起作用[１２]ꎻ④停电时ꎬ卡爪能保持原有状态ꎮＣＫ６１４０数控车床液压卡盘改装的电气控制原理图(如图１１所示)ꎮ０７济源职业技术学院学报图１１㊀ＣＫ６１４０数控车床液压卡盘改装的电气控制原理图㊀㊀由图１１可知ꎬ初次踩下脚踏开关时ꎬ继电器ＫＡ１和ＫＡ３的线圈得电ꎬＹＢ１电磁阀得电ꎬ液压卡爪松开ꎻ松开脚踏开关后ꎬ继电器ＫＡ１的线圈失电ꎬ而继电器ＫＡ３的线圈因自锁而依然处于得电状态ꎬ故卡爪能保持松开状态ꎮ再次踩下脚踏开关时ꎬ继电器ＫＡ２和ＫＡ４的线圈得电ꎬ继电器ＫＡ３的线圈失电ꎬＹＢ２电磁阀得电ꎬ卡爪夹紧ꎻ松开脚踏开关后ꎬ继电器ＫＡ２的线圈失电ꎬ继电器ＫＡ４的线圈因自锁而依然处于得电状态ꎬ故卡爪能保持夹紧状态ꎮ图中的ＫＭ１㊁ＫＭ２为控制主轴正反转的接触器的辅助常闭触点ꎮ当主轴正反转时ꎬ上述辅助常闭触点断开ꎬ液压卡盘保持锁紧状态ꎬ不会发生卡爪松开㊁工件飞出的情况ꎮ停电时ꎬ卡爪亦能保持原有状态ꎮ(三)液压卡盘运转调试做好硬件改装和电气线路接线后ꎬ还需要对液压卡盘进行运转调试ꎮ调试时ꎬ首先应将油压的压力设定于低压(至少能够使卡盘产生动作)[１３]ꎬ然后依次检查:①卡盘的动作是否顺畅ꎻ②卡爪的开合动作方向是否正确ꎻ③卡爪的行程是否足够ꎻ④各部位的管路是否有漏油现象ꎮ在上述检查顺利完成后ꎬ慢慢增加压力直至所需的油压ꎬ然后再次检查各部位管路是否有漏油现象ꎬ同时注意查看泄油管是否顺畅地流油ꎮ改装后初次旋转主轴ꎬ应选择低速运转ꎬ并检查油压缸的偏摆情况及管路有无异常ꎬ若一切正常则可慢慢增加转速ꎮ机床情况基本正常后ꎬ应进行试切件的加工ꎬ以进一步检查液压卡盘的夹紧力和有效行程是否足够[１４－１５]ꎮ三㊁结语用包含变径结构的拉杆连接回转缸体和动力夹头是本次液压三爪卡盘改装的最大特色ꎮ加装变径结构的拉杆不再是简单的管材ꎬ而是变成了包含两个变径套和一根管材的连接机构ꎮ对于变径套ꎬ可以采用整体性能更为优良的４０Ｃｒ材料ꎻ而对于拉杆部分ꎬ则用普通的４５＃材料即可ꎮ这样的结构在使拉杆长度尺寸有较大调整空间的同时ꎬ也保证了拉杆与回转缸体和动力夹头连接的可靠性ꎬ同时还能有效地降低机床的改装成本ꎬ方便机床日后的维护ꎮＣＫ６１４０数控车床液压三爪卡盘改装完成后已平稳运行接近一年ꎬ其机床操作安全便捷ꎬ产品质量稳定可靠ꎬ生产效率提升明显ꎬ这充分证明了此次机床改造的成功ꎬ也证明了包含变径结构的拉杆在老式机床液压三爪卡盘改造中具有一定的推广和应用价值ꎮ参考文献:[１]刘宝珠.数控车床液压卡盘的改造[Ｊ].制造技术与机床ꎬ２００４(９):８０－８２.[２]郝春玲.基于液压系统的数控车床液压三爪卡盘改造研究[Ｊ].价值工程ꎬ２０１３(１７):３９－４０.[３]关薇.数控机床装调与维修[Ｍ].北京:北京交通大学出版社ꎬ２０１３:２５０.[４]周素芬.对机床电气控制线路的组合分析[Ｊ].中国教育技术装备ꎬ２０１５(１３):１７１－１７３.[５]张文亭.数控车床液压卡盘夹紧控制系统的研究[Ｊ].１７刘红艳ꎬ张明伟ꎬ赵敏:含变径结构的液压卡盘生产性改装研究工业仪表与自动化装置ꎬ２０１４(２):７４－７６. [６]梁德君ꎬ刘小龙ꎬ马永宏ꎬ吴长彧.液压油的选择㊁使用和更换[Ｊ].石油商技ꎬ２０１７(５):７４－７５. [７]胡运林ꎬ蒋祖信.液压气动技术与实践[Ｍ].北京:冶金工业出版社ꎬ２０１３:１２９－１３０.[８]杨健.液压与气动技术[Ｍ].北京:北京邮电大学出版社ꎬ２０１４:１６１.[９]王健健ꎬ冯平法ꎬ张建富ꎬ等.卡盘定心精度建模及其保持特性与修复方法[Ｊ].吉林大学学报ꎬ２０１６ꎬ４６(２):４８７－４９３.[１０]陈红毅ꎬ绳飘.圆跳动误差测量及浅析[Ｊ].现代机械ꎬ２０１０(５):７７－７８.[１１]梁建和ꎬ陈伟珍ꎬ梁小流.夹紧力自适应三爪卡盘机械传动系统设计[Ｊ].装备制造技术ꎬ２０１６(１０):５－７.[１２]陈学军ꎬ郭崇才.机床工件气动夹紧的电气改进设计[Ｊ].金属加工(冷加工)ꎬ２０１４(１７):７８－７９. [１３]范芳红ꎬＣＫ７１５０数控车床液压系统的调试与维修[Ｊ].液压气动与密封ꎬ２０１５ꎬ３５(１):７７－７９. [１４]夏国民ꎬ吕志坚ꎬ何文.数控车床液压三爪卡盘夹紧力测试[Ｊ].衡器ꎬ２０１６(１１):３５－３６.[１５]唐霞ꎬ谢利民.数控车床动力卡盘液压回路的控制与实现[Ｊ].液压与气动ꎬ２０１０(１０):４１－４３.[责任编辑㊀程光辉]ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＰｒｏｄｕｃｔｉｖｅＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃＣｈｕｃｋｗｉｔｈＶａｒｉａｂｌｅＤｉａｍｅｔｅｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅＬＩＵＨｏｎｇｙａｎ ＺＨＡＮＧＭｉｎｇｗｅｉ ＺＨＡＯＭｉｎＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＪｉｙｕａｎＶｏｃａｔｉｏｎａｌａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ Ｊｉｙｕａｎ４５９０００Ｈｅｎａｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｈｒｅｅｃｌａｗｃｈｕｃｋｏｆｔｈｅＣＫ６１４０ＣＮＣｌａｔｈｅｉｓｆｏｃｕｓｅｄｉｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅ ｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｂｕｇｇｉｎｇｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒｔｓ ｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｔｈｅｆｏｏｔｓｗｉｔｃｈ ａｎｄｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇｏｆｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｈｕｃｋ.Ｔｈｅｐｕｌｌｒｏｄｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｖａｒｉａｂｌｅｄｉａｍｅｔｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｔｈｅｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｐｏｉｎｔｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｃｈｕｃｋｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｃｏｓｔｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｏｄａｎｄｍａｋｅｓｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｏｆｔｈｅｐｕｌｌｒｏｄｍｏｒｅｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ.Ｉｔｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒａｃｔｉｃｅｔｈａｔｔｈｅｐｕｌｌｒｏｄｗｉｔｈｖａｒｉａｂｌｅｄｉａｍｅｔｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｖａｒｉａｂｌｅｄｉａｍｅｔｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐｕｌｌｒｏｄ ｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｈｕｃｋｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ２７济源职业技术学院学报。

数控机床液压卡盘控制功能的研究与实现高速、高效、高精度和高可靠性数控机床的发展，对数控机床的功能部件提出了更高的要求[1]。

液压卡盘作为数控机床的重要功能部件，主要用于紧固工件，其夹紧力的精确控制、装夹效率的高低和工作安全性直接影响到数控加工的精度和效率。

随着工业自动化的不断发展，制造类企业的数控机床开始配备液压卡盘，来代替传统的手动操作，提高了工作效率。

但是很多企业液压卡盘控制程序存在逻辑性不强、可读性差、安全性不高等问题，影响了数控机床的使用与维护。

目前，在液压卡盘的结构设计及优化、夹紧力控制等方面的研究较多[2-4]，但是在液压卡盘逻辑控制及工作安全性方面研究较少。

唐霞等针对气动卡盘夹不紧的问题，进行了液压动力卡盘的改造，并编写了相应的PLC控制程序[5]。

王鹏云等针对西门子802DSL 数控系统，研究了运用PLC原理实现液压卡盘控制[6]。

笔者根据液压卡盘控制的技术要求，结合多年的现场实践经验，给出了一种基于FANUC PMC、模块化的液压卡盘控制功能实现方式，实现液压卡盘的安全、可靠工作。

1 液压卡盘控制方案设计1.1 技术要求液压卡盘根据装夹对象的不同设计有内卡（也称反卡）和外卡（也称正卡），不同零件采用不同的夹紧力，夹紧力可调，能够实现高压夹紧和低压夹紧。

液压卡盘的夹紧和松开可以用卡盘夹紧松开按键、脚踏开关或M代码来完成。

机床开机时应自动导入断电前卡盘的状态，断电时能够自动保存断电前卡盘的状态。

液压卡盘应安全可靠，液压缸自带液压双向锁，保证机床在突然断电或发生故障时，仍能将工件夹紧牢靠；主轴旋转过程中无法操作卡盘；卡盘未夹紧或卡盘压力过低的情况下应无法启动主轴。

1.2 控制流程设计图1 液压卡盘控制流程设计2 PMC程序设计2.1 M功能译码模块图2 M代码控制时序图M代码控制时序如图2所示。

系统读到程序中的M10、M11等M指令时，就将M指令以二进制形式存放在代码寄存器F10～F13中。

基于液压系统的数控车床液压三爪卡盘改造研究XX：1006-4311（20XX）17-0039-021 作用和意义本次设计的机床的卡（夹）盘液压系统设计，运用液压传动系统地各方面知识综合运用设计通过对卡盘液压系统地工作循环和工况分析计算其技术参数，来选择系统的回路、元件、附件等。

本次设计中完成一个集成块由两组液压阀的顺序动作来保证系统地高压和低压工作需要，而且在夹盘夹紧保压的过程中始终保持系统压力，通过选用蓄能器来防止夹紧保压过程中的压力损失，而且也汲取了系统在工作中的压力冲击。

该液压系统在满足原有的要求的情况下实现重量轻、体积小、成本低、效率高、结构简单、使用维护方便的要求。

也可通过对本项目的研究，可以充分了解液压卡盘的工作原理及内部结构，在多元化教学的今天，尤其是要求理实一体化教学，可将此次研究的详细过程做为液压课程教学的一种教具，一个教学项目。

2 国内外研究现状分析液压传动相对于机械传动来说，是一门进展较晚的技术。

自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术只有二三百年的历史。

直到20世纪30年代它才较普遍的用于起重机、机床及工程机械。

在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应速度、精度高的液压操纵机构所装备的各种军事武器，第二次世界大战结束后，战后液压技术迅速转向民用工业，液压技术不断应用于各种自动机械及自动生产线。

从而使它在机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业得到广泛的应用。

近些年来随着电子工业的迅猛进展，机械行业及机械加工业也受到了不同程度的影响，高效先进的生产力成为了相应加工行业的主力军。

在一般机械加工领域上，液压卡盘装置在车床上的应用，夹持力适中成为了主导思想。

液压卡盘的诞生大幅提高单机效率，同时夹持精度高，大幅度降低成品报废率。

在人工成本日益增加的今天，企业面临的管销费用越来越大，就要求工厂的生产效率越来越高，越多的车床生产厂家开始选用油浴送料机和数控车床液压自动化改造，从而提高生产效率，实现1人负责多台车床和料机，最终达到减少生产人工成本。