现代液压技术的新发展

2005-28期 驱动

文章来源:MM《现代制造》 点击数:146 发布时间:2016-01-10
继阀门控制和伺服技术之后,液压技术中又展开了数字调节电子技术和高分辨率传感技术的融合。对于机床来说,这一方面可以提高液压驱动的竞争力,另一方面又可以提高液压驱动装置的工作效率。
现代液压技术的新发展

进给、 抓起、 夹紧以及更换刀具,在 20世纪 60~ 70年代,油液压技术在机床上大显身手。“液压技术在切削方面是自动化技术的推动因素”,德雷斯顿技术大学流体技术研究所所长这样描述说。

用于线性放大器的电液压调节阀,信号的实时反馈经过小齿
轮和轴采用机械方式进行

输出力大和高动态是液压技术的优势

机床是液压驱动的第二大销售市场的年代已经过去,现在主宰切削技术的是电驱动。而液压主要应用在一些具有高输出功率、 响应速度快、 结构紧凑而坚固耐用等显著优点的用途。这些优点大都在切削范围以外,比如在成形技术和模冲技术方面。“成形过程需要集中受力,在这方面是液压技术的强项,而冲压技术靠的是动态性能。” Bosch Rexroth A G 公司机床应用中心主任 Rainer Drechsler 博士这样解释说。

“ 在 切 削 技 术 方面,这些优势并不享有惟一的优先性。所以,在研发切削机床时,液压并不是惟一可选的技术,而必须面对其他驱动技术,反复 比较权 衡。 ”

Drechsler博士这样说。在机床辅助功能,比如抓取、夹持、张紧以及重量平衡等方面,液压技术取得了成功。一大批液压驱动制造厂家针对这些用途进行了技术优化,慕尼黑 Hawe 液压公司产品部经理 Dipl.-Ing. Andreas Nocker 说,“市场份额并没有损失,我们的分析表明,最近一些年来出现了僵持局面。”

液 压 在 进 给 和 加 工 等 方 面失去了用途,这些任务如今大多由电动伺服马达承担。因为与电

动伺服马达相比,油液压存在发热、噪声以及泄漏等弱点,但此后对此做了改进,并且取得了一定的成功。“如今有许多著名的机床制造厂家都用液压来驱动加工轴和进给轴”, Voith Turbo H+L 液压公司的 Branz 如是说:“ 比 如 车 床 所 占 的 份 额 相 对 较高,铣床和镗、磨床上也有相应的用途。

此外,用于铣削钻削加工的自动机床上的进给运动有一部分也是液压式的,重型切削的特种机床上也没有别的选择。原因在于占地面积小,具有灵活的可活动性,而且在一台机床上安装多台传动装置也具有成本上的优势。这为液压与伺服技术的追逐战起到了推波助澜的作用,而高级调节阀的研制也起到了关键作用。“行业上的应用结果是一条由汽缸、阀门和路径测量系统组成的可直接连接的传动轴,它们在位置调节回路中相互配合”, Drechsler博士说,“这可以扩大液压进给传动装置在切削机床上的用途。”

其技术基础是伺服液压,这是一种由液压功率放大器与输出量的反馈组成的技术。这样可以在轴运动上达到更高的精度,并且可以和电动伺服驱动平起平坐。“客观地分析, 绝对可以说已经具备了竞争能力”, Branz 总结说。他认为,这方面的关键在于“智能控制和调节电子装置的集成”,这样,在功能上“与电驱动相比并不逊色”,而且还具有液压驱动的其他优点,比如在小型结构空间内,可以产生强大的力而使功率密度很高,由于采用存储器技术而使功率核算更加有效。

可以与电驱动相媲美

在引进比例阀和伺服阀时已经看到了这种研发的前景。因此,Drechsler 博士说,“现代液压”已经开始。 从某种意义上来讲,它可以说是由简单的流体静力学到阀门控制的液压技术的转变,正是阀门控制的液压技术才使工业上的利用成为可能。“当前我们正在经历液压技术上的第三次革命”,这位机床应用中心主任说:“数字调节电子技术、高分辨率的传感技术和液压技术的相互融合。因此,它可以达到和电机械驱动一样的相同舒适度”。 Bosch Rexroth成功地做到了这一点, 试运转、 参数化以及操作都可以和电机械驱动装置相媲美。

现在机器设计师设计驱动轴时可以提供更大的自由度,并且能够依据功能和性价比将不同的驱动方式组合起来使用。此外还需要充分挖掘功能和性能上的潜力, 同时, 液压也要跟上机床发展的步伐, Branz 这样认为。首先需要的是利用流体技术方案,对各种用途中的液压技术加以改进。这其中包括比如采用液压机组、中央润滑以及压缩空气制备等将配套流体供应汇总到一个液体柜里;但也包括液压制动与重量平衡相结合,并将其作为垂直加工轴的安全因素。

Branz认为,控制组块的设计中也有可以优化的潜力。这种在塑料加工模具方面已经实践检验过的采用经过加工的板材分层制造金属体的方法,一方面与铸造金属块相比方便了通道的内部加工,另一方面又可以将两种组件合并成一个多功能元件,比如可以制造电机泵支架或者容器盖,它们同时又可承担控制箱的功能。