数控深孔钻床高压冷却排屑液压系统的设计分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com数控深孑L钻床高压冷却排屑液压系统的设计分析口蒋鉴毅上海平信机电制造有限公司上海200016摘要：以专用多工位数控深孔钻床为对象，研究高压冷却排屑液压系统及其相应的机械密封，以达到最佳的配置和高可靠性。结果证明，设计改进后的高压冷却排屑系统达到了预期效果，能够满足深孔加工要求。关键词：深孔钻排屑液压系统压力控制机械密封中图分类号：TH161文献标识码：A文章编号：1000—4998(2008)09—0008—03高压冷却排屑系统是枪钻加工中不可缺少的部所以冷却排屑液压系统压力为：分，它是根据加工孔径

2、的大小，把适量的压力切削油通JP：P旦p(3)过主轴中心孔经钻夹头进入钻头内孔进行冷却并排除式中：Z为钻头长度；d为钻头内孔直径；为油粘度；铁屑的开放式液压系统。其压力控制方式的选择，将影p为流量。从式(3)可知，系统压力受钻头长度、钻头内响液压系统压力的稳定和油温的变化，最终影响孔的加孔直径及油温(粘度)影响，而且与给予的流量成正比。工质量和钻头的寿命。由于系统是开放式的，故切削油如果加工钻头直径、长度一定，对温度在一定范围内加的回收、过滤、再使用的清洁度会影响液压泵的寿命，以限制，那么流量可基本决定压力的高低。所以该系统也关系到切削油的使用效率与成本。本文研究多工位数压力的变化

3、可用改变流量的方式来进行控制。控深孔钻床(见图1)的高压冷却排屑液压系统及其相应的机械密封的设计，以达到最佳的配置和高可靠性。2系统压力控制方式在冷却排屑液压系统回路中，对于压力的控制，可采用如下的几种方式：1)采用定量泵由溢流阀调压；2)采用定量泵由变频器控制电机转速来改变流量以实现压力变化；3)变量泵输出由一个执行机构控制其流量的输出来调整系统压力。第1种方式是普通液压回路常用的方式，但对本文所讨论的液压系统，由于加工孔径不同，压力变化范围较大(6～14MPa)，如加工小孔径时，其压力要求达13～14MPa，根据式(3)可知流量以及其它条件均不变的情况下，孔径越小，压力越高，当

4、压力超出溢流阀调定的压力时，定量泵输出的多余流量须经溢流阀卸荷，根据功率计算公式：N=一(4)ul上。1l1冷却排屑液压系统原理当压力P=14MPa，泵效率叼=0．85，泵排量Q=细长孔(1／d>4-)的流量计算公式为：40L／rain时，则电机功率为：：△P(1)Ⅳ==10．76kW(5)加工较大孔时，在同样条件下，由式(3)可得压力式中：do为内孔直径；'DO为油粘度；z。是孔长度；△P是孔的进口和出口压力差，即△P=P～P2，其中P是进下降(此时系统压力为6MPa)，则电机功率为加工小孔径时电机所需功率的一半，Ⅳ=4．6kW，显然若用这种口液体压力，是出口液体压力。方式要选取

5、较大的电机功率，而加工小孔时，大量的油冷却排屑液压系统是一个开式回路，P：0，故有：将通过溢流阀卸荷，能量损失大，油温会加速升高，所△P=P一P2一P(2)以不太适合在此种场合应用。收稿日期：2oo8~月2008／9机械制造46卷第529期维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com第2种方式中，定量泵由溢入另一油箱。经该油箱多道隔离后，才进入泵的吸油变频电机控制转速，从而达到区，以保证油的清洁和液压泵的使用寿命。控制流量的输出，就成本价格3高压冷却排屑系统机械密封装置来说相对较低，远程调节也比较方便，但流量输出较小时，从工作状况来看，最为恶

6、劣的工况是出现在加工会受到电机输出特性的影响，小孔时，其主轴转速达15000r／min，冷却液的压力在如图2所示。14MPa左右。在运行中如密封装置失效，泄漏的液体当流量要求较小，转速降将进入主轴轴承，破坏润滑性能，影响主轴轴承的寿至nj以下时，电机功率下降，所以采用第2种方式时，命，泄漏量大到一定量时会影响冷却液压力的稳定，有电机功率要选得比较大，而且由于泵的转速要求变化时会损坏刀具。(会出现低速运转)，一般只能采用齿轮泵，而齿轮泵在3．1确定机械密封的结构形式高压时噪声较大。综合上述因素，系统选择该控制方式从摩擦副的使用寿命角度出发，如采用非接触式并不理想。机械密封，在液体摩擦

7、的工况下，基本上没有磨损，发第3种方式中，采用变量泵来控制流量变化。电机热量也极小，其使用寿命会很长，但会导致泄漏量较功率能通过式(4)确定，根据系统状况，用工作压力高、大。如采用接触式密封，在边界摩擦(处于干摩擦与半效率高、流量调节方便、性能稳定、噪声较小、工作可靠液体摩擦之间的摩擦)或半液体摩擦工况下运转，此时的变量柱塞泵对系统压力进行控制是比较理想的方磨损、功耗、发热量都较大，摩擦副的使用寿命较非接法。在实际应用中，可选用轴向或径向柱塞泵，并在其触式短，但结构简