在制造業(yè)中，金屬條材使用頻率較高。對(duì)于直線導(dǎo)軌而言，直線度是衡量其精度的重要指標(biāo)。金屬條材在軋制、鍛造、擠壓、運(yùn)輸、冷卻及各種加工過程中常因外力作用、溫度變化以及內(nèi)力消長(zhǎng)等發(fā)生彎曲或扭曲變形，為獲得高精度成品必須對(duì)其進(jìn)行校直。目前校直設(shè)備有多種，但主要分為臥式和立式兩類。臥式校直機(jī)由于占體積比較小，而且受材料自身重量的影響比較小，故受到研究者的重視。
校直采用三點(diǎn)反彎校直理論，即利用殘余變形來修正原來的撓度。三點(diǎn)彎曲校直法，需要固定兩端，在中間處施加彎曲反向壓力，從而達(dá)到校直修正的目的。本文根據(jù)校直原理以及液壓校直工作臺(tái)的工況要求，提出一種較為合理的液壓工作臺(tái)設(shè)計(jì)方法。
2. 三點(diǎn)壓彎校直液壓工作臺(tái)要求
直線導(dǎo)軌的最大彎曲處都在中點(diǎn)附近[2]，所以采取中點(diǎn)校直具有簡(jiǎn)單快捷的特點(diǎn)。三點(diǎn)壓彎校直要求兩端固定，而且保證兩端處于同一平面。如下圖1 所示，要求兩端夾緊導(dǎo)軌之后在工作期間是不可以移動(dòng)的，所以需要有鎖緊回路。
圖1（校直工作臺(tái)示意圖）
工作原理如下：送料機(jī)構(gòu)步進(jìn)送料；導(dǎo)軌前進(jìn)半個(gè)跨距之后夾緊壓頭對(duì)被校直的導(dǎo)軌（條材）進(jìn)行夾持固定；測(cè)量探頭測(cè)量出導(dǎo)軌的撓度，即中間位置相對(duì)于中間線的偏移距離；采集的數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行力學(xué)建模，分析計(jì)算出需要下壓的偏移量；計(jì)算機(jī)再把分析的數(shù)據(jù)結(jié)果傳給PLC，PLC 通過控制液壓元件來達(dá)到校直的目的。結(jié)合上述工作原理，得知：工作臺(tái)要求無振動(dòng)偏差，這樣有利于在線測(cè)量導(dǎo)軌的撓度。
三點(diǎn)壓彎校直的原理在許多資料內(nèi)面有詳細(xì)的介紹，校直過程其實(shí)就是一個(gè)反彎的過程。通過施加校直力，對(duì)彎曲部分進(jìn)行反向壓彎，使材料發(fā)生彈塑性變形。撤銷校直力之后，一部分彎曲變形彈性回復(fù)，另一部分塑性變形被保留，若殘余變形剛好等于原來導(dǎo)軌的撓度，那么材料剛好被校直]。在此基本原理下，需要對(duì)導(dǎo)軌兩端進(jìn)行固定，在中點(diǎn)處施加反向的校直力。液壓工作臺(tái)主要需要保證夾持壓頭的同步性以及夾持之后的穩(wěn)定性，由于精密導(dǎo)軌中間的撓度一般比較小，在震動(dòng)狀態(tài)下測(cè)量出來的撓度會(huì)有較大的偏差。故需要工作臺(tái)有較強(qiáng)的抗震性，在材料選擇上可以考慮一些鑄鐵等材料，在安裝過程中采取相應(yīng)的工藝對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行加固。液壓缸都安裝在工作臺(tái)上，液壓缸在運(yùn)行過程中比較平穩(wěn)，只需保證安裝的強(qiáng)度就可以。
圖2 （液壓校直工作臺(tái)示意圖）
3. 液壓工作臺(tái)及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 液壓缸位置設(shè)計(jì)
對(duì)于矩形截面梁（泛指的直線條形型材）而言，撓度方向是隨機(jī)的，所以需要在導(dǎo)軌兩邊都設(shè)計(jì)校直壓頭。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)采取雙液壓缸設(shè)計(jì)，這樣不利于控制，因?yàn)槊看螇簭澬Ｖ睍r(shí)，控制系統(tǒng)需要判斷那個(gè)液壓缸前進(jìn)那個(gè)后退?，F(xiàn)在采取一個(gè)液壓缸的設(shè)計(jì)形式，左右對(duì)稱，這樣只需要通過控制換向閥就可以達(dá)到控制校直的目的。如圖2 所示，將液壓缸安裝在工作臺(tái)的下面，延伸液壓桿，將液壓缸和工作臺(tái)校直壓頭連成一個(gè)整體。為了增加液壓壓頭的穩(wěn)定性，在液壓導(dǎo)軌上加裝支座。如圖2所示，支座可以明顯增加壓頭的穩(wěn)定性，同時(shí)提高液壓桿的壽命和強(qiáng)度。
3.2 導(dǎo)軌夾緊液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
依照工作臺(tái)的設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)軌兩端的夾緊壓頭必須精確定位，而且要求位置不可以移動(dòng)。如圖3 所示（顯示的主視圖，側(cè)視圖沒有顯示），夾緊壓頭在工作臺(tái)內(nèi)的引導(dǎo)槽內(nèi)面移動(dòng)，連桿中間的節(jié)點(diǎn)相互鏈接。由于有兩端夾緊壓頭，所以對(duì)稱的有兩對(duì)壓頭。為了保證壓頭的同步性，將前后的連桿節(jié)點(diǎn)連接起來。液壓缸安裝在連接節(jié)點(diǎn)的直桿兩側(cè)，以中間為界，雙方各安裝兩個(gè)液壓缸。液壓缸的大小型號(hào)相同，位置對(duì)稱，高低相等。依據(jù)校直步驟要求，必須先確定被校直的條材兩端已經(jīng)固定，校直壓頭才可以根據(jù)所測(cè)量的撓度<
