大型精密数控龙门导轨磨床工作台液压系统的研究

决。 １ 国 内 外 大 型 龙 门 导 轨 磨 床 液 压 调 速 系 统 现 状 １ ． １ 国 外 大 型 龙 门 导 轨 磨 床 液 压 调 速 系 统 主 要 ２ 国 内外 大 型 龙 门 磨 床液 压 调速 系 统 主要 采用 节 流 调
重载 、 宽调 速 、 低 能耗 ” 的 新 型 液 压 控 制 系统 解 决 方 案 。
关键 词 ： 液 压 控 制 系统 超 重 载 宽 调 速 低 能 耗
“ 超重载 、 宽调 速 、 低能耗” 工 作 台 液压 驱 动 系统 是 大 型精 密 数 控 龙 门导 轨 磨 床关 键 技 术 ，满 足工 作 台高 速 运 行 大流 量 和 低速 运 行 的 节 能控 制 要 求 。研 究 解 决 工 作 台 驱 动 液 压 系统 发 热严 重 、 能耗大 、 速 度 刚度 低 等 制 约 大 型 数 控 龙 门导 轨磨 床 关 键 技术 问题 ，实 现 工作 台无 极 调 速 ２ ． ５ — ３ ０ ｍ ／ ｍｉ ｎ的线 速度 ， 确 保工 作 台运 行 过 程 的平 稳 性 、 可 靠 性 ，应 从 液压 系统 方 案设 计 合 理 性 、油泵 选 型 研 究 解
２ 大 型 精 密 数 控 龙 门 导 轨 磨 床 液 压 调 速 系 统 研 发
２ ． １大 型精 密 数 控 龙 门 导轨 磨 床 液 压 调速 系 统 的 技 术 要
求
根 据 大 型精 密数 控 龙 门导 轨 磨 床设 计 要 求 ， 当工 作 台
导 轨 的 摩擦 系 数 为 ０ ． ０ ７时 ，工 作 台柱 塞 缸 工作 压 力 要 达 到２ ． ８ ＭＰ ａ ，在 ３ ０ ０ ｍｍ 的缓 冲 区 内 ，起 动 加 速 时工 作 压 力
通 过调 节 液 压 油泵 转 速 ， 性 能 类 似 于 比例 泵 节 能 系 统 ， 达
德 国科堡 是 国外 生 产龙 门 导轨 磨床 著 名专 业 厂家 ， 其
液 压 系统 采用 是 闭式 容积 调 速系 统 （ 见图 １ ） ， 使 用 专 用 大
流 量 双 向 变 量 叶 片 泵 进 行 无 级 调 速 驱 动 工 作 台 运 动 。 由
速 系 统 国内机 床 企业 多 采用 节 流 方式 调 速 的液 压 系统 （ 见 图
２） 。 工作 台速 度 调 节 由 比例 流 量 阀控 制 ，因 此 系 统 发 热 高、 功 耗 较大 ， 同样 不符 合 低 能耗 要 求 。 威 海 华 东 数控 股 份 有 限公 司生 产 的龙 门导 轨 磨 床 液 压 驱 动系 统 （ 见图 ３ ） ， 通 过 改变 控 制 油 泵 流量 输 出 达 到工 作 台调 速 ， 此项 技 术 获 得 了专 利 ， 优点是造价低 、 调 整 方 便 且 能实 现 远 程 自动控 制 ， 由 于采 用 普 通 电机 带 动 油 泵 ， 功 耗 相对 也 比较 大 ， 仅 适 合普 通 导 轨 磨 床 ， 用在 大 型精 密 数 控机 床 不符 合 节 能环 保 标 准 。 １ ． ３ 国 内其 他企 业 的相 关 技 术研 究 近期 ， 国 内有研 究 变 频 调 速 电动 机 调 速技 术 ， 原 理 是
于 油泵 造 价 高 昂 、 复杂 ， 维 护 维修 不 方便 ， 使用 普 通 电机 ， 系 统功 耗 占液 压 系统 额定 功率 的 ４ ０ ％以上 ， 能 耗较 高 。
到 动力 机 构 输 出流 量 与 执行 机构 流 量 相 匹 配 ，使 流 量 损 失 降低 。从 目前 国内外 研 究 结果 和 文 献看 ， 变 频液 压 调 速 系 统仍 存 在诸 如动 态 响应 慢 、 低速特性差 、 调 速 精 度 不 易 保 证 及 固有 的 导轨 阻 力 、 管路气室等问题 ， 也 制 约 其 在 大 型精 密 龙 门导 轨磨 床 上 的应 用 。
设 计 与 研 究
２ ５
大 型精 密 数控 龙 门导轨 磨 床工 作 台液压 系统 的研 究
邱 玉 良 刘 昌 民 张 亮 亮 毛 维顺
（ 威海 华 东数 控 股 份 有 限公 司 ， 威海 ２ ６ ４ ２ ０ ５ ）
摘 要 ： 本 文分 析 了当前 大型 精 密机床 液 压 驱动 存 在 的 问题 ， 结合 国 家重 大专 项研 究课 题 ， 研 究提 出 了“ 超
时， 工 作 台加 速 距 离 只有 ０ ． ３ ５ ｍ左 右 。所 以 ， 在 保 证 加 工 精 度情 况下 ，降低 摩 擦 系数 是减 少 液 压 系 统 有 用 功 损 耗
图 ３
主要 因素 ， 也 是 节 能 的重 要 手 段 之 一 ， 在 机 床 结 构 设 计 上
２ ６
现 代 制 造技 术 与 装 备
２ ０ １ ３ 第２ 期总 第 ２ １ ３ 期
表 ２
应 采用 卸 荷式 静 压 导轨 。
２ ． ２ 试 验研 究 方案 综合 对 比分 析 表 １是 此 次试 验 研 究 大 型 精 密 数 控 龙 门 导 轨磨 床 的 各 种 油 泵组 合 实验 综合 数 据对 比结果
图 １ 图 ２
要达到 ４ ． ４ Ｍ Ｐ ａ 。在 ２ ． ５ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ特 定下 ， 工作 台输 入 功率 （ 即 液 压 系 统 的输 出功 率 ） 约为 ５ ． ３ ｋ ｗ。如 果 以常 规 工 作 压力 ３ ＭＰ ａ计 算 时 ，工 作 台要 达 到最 高 速 度 的加 速 距 离 最 少有 ２ ． ０ ８ ｍ。 当工 作 台导 轨 的摩 擦 系 数 为 ０ ． ０ ４时 ， 工 作 台 柱塞 缸 工作 压 力要 达 到 ｉ ． ６ Ｍ Ｐ ａ ，在 ３ ０ ０ ｍ ｍ 的 缓 冲 区 内 ，起 动 加 速 时工 作压 力 要 达 到 ３ ． ２ ＭＰ ａ 。 在 ２ ． ５ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ特 定 下 ， 工 作 台输入 功率 约 为 ３ ． ８ ｋ ｗ。如 果 以 常规 工 作 压 力 ３ ＭＰ ａ计 算