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1 前言
1.1 选题背景及意义
数控龙门铣镗床是采用当代机械、电气、液压等新技术设计制造的通用机床。其数控系统采用国外先进的数控系统，可实现四轴控制，任意三轴联动。该机床适用范围大、功能广泛，是具有较高加工能力的通用金属切削机床。方滑枕前端可安装直角铣头、万能铣头等附件，使机床不仅能实现大直径及大平面的切削，而且能加工很多工件的内腔、内腔侧面、内腔孔及大端面止口；具有很强的铣削、镗孔、钻孔功能。如果配合回转台使用，可在一次装夹内完成多面加工。采用数控平旋盘加装特殊刀杆，可加工直径范围较大，角度范围较宽的锥孔工件。它主要用于镗削大中型零件的孔，同时还可以完成钻、扩、铰、铣平面等多工序加工，主要由底座、立柱、横梁、拖板、滑枕、变速箱、主轴头、液压站等组成。液压站各输送支管安装有齿轮泵，齿轮泵安装有电机，在齿轮泵输出端有单向阀、溢流阀、电磁阀快、高压滤油器、压力继电器、测压接头等。液压油通过叶片泵加压后，由电磁阀控制使输出管道的油压达到相应设备的要求，其保证油缸动作力度到位的同时，动作快速准确。与传统的机组相比，各设备的液压部分是关联的，即油缸直接与总由泵的输送管连接，通过总油泵控制阀块控制输油管道的油压来实现对油缸的控制。由于输送管道长，液压在输送管的末端压力易泄放，从而导致油缸动作的力度减弱，动作滞后，由于整个机组与总油泵的距离远近不一，这样会导致整个机组工作步骤不一致。 另外在本液压站上还加装了油冷机，能够保证液压油的正常工作温度。
1.2 液压技术的国内外研究现状
本文主要从液压叶片泵和液压阀集成两方面阐述国外的技术现状，液压叶片泵具有节能、低噪声和先进的控制技术。很多著名企业如威格士、Parker、ATOS、油研等都积极从事变量叶片泵的开发和推广应用，变量叶片泵已成为液压系统的关键元件，它的发展可以使液压系统向高压发展，提高效率，提高功率密度，变量泵的多种变量控制方式可以减少液压系统的控制阀类元件，简化系统，另一方面人们也更关注变量柱塞泵的低噪声和高可靠性。
液压阀的发展方向是集成化和机电一体化。在集成化方面：各大公司都展出了各种插装阀、叠加阀、阀块、螺纹插装阀和系统，其特点是：小型化，减少安装空间；简化管路；减少液体流动阻力、振动、噪声、泄漏等接管引起的问题；便于用户检查和维修；工作更可靠。在机电一体化方面：各公司展出了品种齐全的具有先进水平的
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电液比例阀、电液伺服阀和比例伺服油缸等。
我国液压工业已可为工程机械、农业机械、机床、塑机、冶金、矿山、石油化工、铁路、船舶、轻工机械等提供比较齐全的产品，目前，液压元件产品约有1000 个品种，近10000 个规格。
1.3 液压技术的特点
液压系统的作用是将压力油的压力能转化成机械能，其传动有如下特点： 优点：
（1）液压传动装置的体积言较小，且惯性小，能传递较大的力或转矩。 （2）液压传动还可实现无级变速，且调速范围较大。 （3）液压传动工作平稳，冲击小，反应快。
（4）液压传动的控制简单，调节方便，易于实现机电一体化。 （5）液压传动装置过载保护性好，润滑方便，寿命长。 （6）液压传动易于实现系列化，标准化，通用化。 （7）液压传动散热性好。 缺点：
（1）工作介质为液体，易泄漏，传动比易受温度影响，固只适合用于精度要求低的场合。
（2）液压传动中，损耗大，效率低，固只适合近距离传动。 （3）压力油对工作环境要求高。
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2 液压系统泵站总体设计
数控龙门镗铣床液压站是一个可以为数控龙门镗铣床系统提供压力油的动力装置，该系统可以使数控龙门镗铣床完成小车定位，铣头平衡等一系列动作过程。
液压站是液压系统的心脏，一个性能优良、设计合理的泵站对设备的性能、使用成本、寿命、检修强度会带来至关重要的影响。一台液压站的设计，主要是对其泵、液压阀组、油箱及辅助元件的设计计算和选型，这些因素的互相制约和配合，及外在因素诸如温度、工作环境、工作节奏的影响，都是影响液压站工作性能的主要因素。因此在设计一台液压站时我们必须充分全面的考虑到这些因素。只有解决了这些因素带来的问题才能设计出一台好的机器。
2.1 液压站系统技术参数及要求
（1）油泵的工作流量：37 l/min （2）油泵的工作压力：16 MPa （3）电机的转速：1440r/min （4）油泵要求空载启动且能实现卸荷 （5）油箱有效容积 480L
（6）油箱外形尺寸（长×宽×高） 1100*800*700mm （7）铣头平衡工作压力 10.5MPa (8) 小车定位工作压力 4MPa （9）铣头液压控制工作压力 15.5MPa
2.2 绘制液压站系统原理图
数控龙门镗铣床液压站由小车定位油路，铣头平衡油路，控制油路和油箱及辅件元件组成。通过控制小车定位及铣头平衡来实现数控龙门镗铣床铣头的定位和运动来实现镗铣加工。定位油路和控制油路均由轴向变量叶片泵提供高压油，并在进油口连接了吸油滤油器，对流入工作管道的液压油器过滤作用，从而保证了油液清洁和后序元件的正常工作与使用寿命。在出口处设有单向阀，起保护作用，防止工作负载的突然增加对柱塞泵造成冲击。在定位油路上还设置了叠加溢流阀，起安全保护作用，在叠加溢流阀后设置了叠加减压阀以控制小车油缸的压力，设置了电磁换向阀保证了下车的定位，在换向阀与减压阀之间设置了测压装置，以便观测工作压力，便于工作人员的调整。在铣头控制油路上还设置有截止阀和蓄能器用来辅助控制铣头平衡。在回油路上设置了回油滤油器，对回到油箱的油液进行二次过滤，进一步保证了油液的清洁。冷却回路由同一叶片泵供油，由风冷机对油液起冷却作用。液压油箱上还设置液位计和液位控制器对油箱的液压油进行监测，设置了电接点温度表和压力表对液压油
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温度和压力监测并报警。
数控龙门镗铣床液压站原理图如图2.2所示：
图2.2 数控龙门镗铣床液压站原理图
1、油泵 2、电机 3、单向阀 4、压力继电器 5、叠加式减压阀 6、测压接头 7、电磁换向阀 8、测压装置 9、叠加式溢流阀 10、叠加式单向阀 11、叠加式减压阀 12、电磁换向阀 13、液控单向阀 14、蓄能器
15、吸油滤油器 16、压力表 17、电接点温度表 18、冷却器 19、回油滤油器 20、液位控制器 21、液位计 22、空气滤清器 23、截止阀 24、 联轴器NL6
2.3 制定基本方案
2.3.1 选择液压动力源
本液压站的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。根据设计要求，由于该液压站为中低压系统，因此，液压站系统用一个变量泵供油。液压泵的供油量要略大于系统所需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。
为了节省能源提高液压站工作效率，液压泵的供油量要略高于系统所需流量。