数控铣床夹紧装置的液压系统设计【摘要】数控铣床的液压系统设计应从数控铣床的结构以及类型出发，明确液压系统设计中的步骤，在明确了液压系统的设计要求后拟定液压系统的模拟图，根据数控铣床液压系统设计图纸对相应系统的参数进行设计，并从液压系统的运行中分析其制动体系，构建节能的液压系统的设计模式。

【关键词】数控铣床；夹紧装置；液压系统；设计
1.数控铣床概述
数控铣床具有较强的加工功能，采用铣削方式对工件进行加工，从而能对工件的外形进行铣削加工、平面或曲面型铣削及三维复杂型面的铣削，从而再数控加工中得到了广泛的应用，占据着重要位置。

首台数控机床是三坐标的铣床，实现了对相关工件的灵活加工。

当前数控铣床呈现多轴化方向发展的趋势。

数控铣床按照不同的分类标准具有不同的类型。

按照体积大小分为小型、中型和大型；按照控制坐标的联动轴数可分为两轴半联动、三轴联动、多轴联动。

按主轴布局形式分：立式、卧式、立卧两用式；按数控系统的功能分：经济型、全功能型、高速型。

数控铣床的结构一般由主轴箱、进给伺服系系统、控制系统辅助装置、机床的基础件以及工作台构成。

数控铣床主要用于机械加工的铣削，包括平面的铣削和轮廓的铣削，也可对加工的零件进行钻、扩、铰和镗孔的加工等。

平面类、变斜角类、曲面类（立体类）、
箱体类零件较为适用于数控的铣削。

数控铣床的加工程序包括零件的工艺，并且还包括切削的用量、走刀的路线，刀具的尺寸以及铣床的运用整体的过程。

数控铣床受到程序的指令控制，对工件的加工也是给予程序指令自动执行，由此，编程的人员应十分了解数控铣床的性能、特点、加工方式、刀具系统以及切削规范等。

数控铣床的加工，首先应选择适合的加工零件，并确定工序的内容；对加工零件进行图样进行分析，并明确较高能够的内容以及技术的要求；明确零件的加工方案，制定加工的工艺路线；设计加工工序。

调整数控加工程序。

2.铣床夹紧装置的液压系统设计
2.1明确设计要求
在液压系统的设计中，首先应明确系统设计的要求。

具体内容包括：明确数控铣床用途、结构以及总体的布局，以及相应数控铣床对液压系统应实现的动作顺序以及互锁的具体要求；明确数控铣床的液压系统的各执行元件对力以及运动上的要求；明确液压系统的工作环境以及工作条件；明确液压装置设备的重量和外形尺寸以及经济性等方面的要求。

并通过对液压系统的运动状况分析，明确液压系统的工作负载、摩擦阻力负载、惯性负载等因素的分析，明确液压系统运行中的相关参数，从而能为液压系统的设计提供数据基础。

2.2拟定液压系统原理图
液压系统的原理图是整体液压设计的重要环节，图纸设计的好
坏将在很大程度上对整体的液压系统造成影响。

在液压系统原理图的拟定过程中，通过考虑相应的因素实现具体而合理的设计：执行元件的结构形式；供油方式；调速方式；快速回路和环节方式；执行机构中的自动循环和顺序；调压、执行机构换向、安全互锁、压力测量点的选择。

根据液压系统的原理图进行液压系统的下整体设计，从而对基本的回路进行选择，并在选择完成后对基本的回路进行整理和归并，并根据具体的需要增加必要的元件或是辅助油路，从而构成完整的液压系统。

在对基本的回路进行选择过程中，应尽可能节省不必要的元件，从而简化液压系统的结构；综合后的液压系统应保证工作循环中的各动作的稳定可靠，并且相互之间不存在干扰；尽可能采用标准件，从而减少自行设计的专用见；近可能实现经济合理的设计，从而便于维修检测。

在对液压系统原理图拟定后，应检查动作循环体系，并制定液压系统工作的循环表。

2.3液压元件的计算和选择
2.3.1确定液压泵的型号和电机功率
应首先根据液压系统的设计要求以及液压系统的工作状况确定液压泵的最大的工作压力。

液压泵的最高工作压力实际上是液压系统正常运行和工作过程中能提供的最高的压力。

对于定量泵系统而言，最高压力是由溢流阀调定的；对于变量泵系统来说，这个工作压力是与泵的特性曲线上的流量相对应的。

其次应确定液压泵的最大流量。

液压泵的最大流量按执行元件工况图上的最大工作流量及系统中的泄漏量来确定。

选择液压泵的规格根据以上计算的值，即
可从产品样本中选择合适的液压泵的型号和规格。

为了使液压泵工作安全可靠，液压泵应用一定的压力储备。

2.3.2阀类元件的选择
阀类元件的选择是根据阀的最大工作压力和流经阀的最大流量来选择阀的规格。

即所选用的阀类元件的额定压力和额定流量要大于系统的最高工作压力及实际通过阀的最大流量。

在条件不允许时，可适当增大通过阀的流量，但不得超过阀的额定流量的20%，否则将引起压力损失过大。

具体在选择压力阀过程中应考虑调压范围，选择流量阀时应注意其最小稳定流量，选择换向阀时除应考虑压力、流量外，还应考虑其中位机能及操作方式。

液压阀的型号规格可参考相应的工程手册。

2.3.3确定管路尺寸
液压缸进、出油管的管径应按输入、输出的最大流量计算，由于液压泵具体选定之后，液压缸在各个阶段的进、出流量以与原定数值不同，所以要重新计算。

管路内径的选择是以降低流动造成的压力损失为前提的，液压管路中流体的流动多为层流，压力损失正比于油液在管路中的平均流速，根据流速确定管径是简便的确定管路尺寸的有效方式。

2.3.4液压油箱容积的确定
油箱的有效容积（油面高度为油箱高度的80%的容积）应根据液压系统发热、散热平衡的原则进行计算，但这只是在系统负载较大、长期连续工作时采用必要进行，一般只需按液压泵的额定流量估算
即可。

2.4液压系统的节能设计
液压系统的节能设计包括再生制动的系统以及能量的利用系统。

液压的混合动力转世的制动转矩氛围液压泵/马达以及制动器提供的摩擦动力转矩。

液压再生的制动能力功率较大，提供了绝大部分液压系统的制动，而传统的制动器很少参与到制动过程中来。

结合液压系统的工作属性，通过制动的强度进行有效的判断和分析。

当制动强度小于0.2，即为轻度制动时，系统的制动力可完全由液压泵或是马达提供，从而建立了液压再生的制动系统。

从而在系统安全制动的基础上实现制动能力的尽量回收。

而当制动强度在（0.2，0.5）的区间内时，采用复合的制动方式，当制动强度大于0.5时，液压的再生制动不参与工作。

结合相应液压系统运行中的特点，节能的液压能量利用实施可在系统启动时采用液压泵或马达的单独驱动模式，当装载机空负荷形势时，可时发动机输出一定的功率，用于对液压蓄能器的充压。

实际上液压系统的节能设计是根据液压系统的运行状况实现对相应体系的调整，从而达到最佳的系统运行状态。

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