機床液壓係統作為(wei) 輔助動力源，是機床*的一部分，如主軸鬆卡刀、重力平衡、功能部件卡緊鬆開、刀庫驅動等都離不開液壓驅動。為(wei) 確保機床可靠運行，每執行一個(ge) 動作命令，在動作完成後必須檢測到可靠的動作完成信號，才能執行下一步動作，以防止錯誤信號引起機床誤動作，導致安全事故的發生。因而機床液壓係統執行元件到位信號檢測非常重要。 

流量計作為(wei) 檢測元件廣泛應用於(yu) 煤炭、石化行業(ye) ，作為(wei) 流量檢測控製元件，高精度流量計在航空航天液壓伺服控製係統中有一定的應用，但較少在常規的機床液壓係統中應用。文中基於(yu) 流量計發出的脈衝(chong) 數可真實反映油缸行程的原理，將齒輪流量計應用在機床液壓係統中，解決(jue) 了以往係統設計上的不足，取得了不錯的效果。 

1 齒輪流量計簡介 

流量計種類較多，功能原理大不相同，應用領域也有所不同。齒輪流量計是根據齒輪馬達原理，兩(liang) 圓柱齒輪在測量腔內(nei) 由液流驅動無接觸運行；齒輪的運動由位於(yu) 蓋板內(nei) 的兩(liang) 個(ge) 無接觸的傳(chuan) 感器檢測，在傳(chuan) 感器室和計量環室之間，裝有一非磁性抗壓隔板；當計量機構轉動一個(ge) 齒時，傳(chuan) 感器發出一脈衝(chong) 信號，對應一個(ge) 齒的油量ΔV通過流量計，通過前置放大器，把信號轉換為(wei) 一方波信號；兩(liang) 通道檢測，可有更高的分辨率，並確認流量方向。 

齒輪流量計，精度較高，黏溫特性好，工作壓力高，價(jia) 格相對較低，適合在機床液壓係統中應用。其結構如圖1所示。

圖1 齒輪流量計結構示意圖

2 齒輪流量計在機床液壓係統中的應用 

2.1 卡緊鬆開到位檢測應用 

機床上液壓卡緊鬆開輔助動作很多，如：主軸鬆卡刀，伺服軸抱閘鬆卡，交換托盤時拖盤的鬆卡，交換雙擺頭時雙擺頭的鬆卡等。而執行卡緊鬆開動作的油缸多植入在各功能部件內(nei) 部，由於(yu) 機械結構緊湊，很難在內(nei) 部直接安裝接近開關(guan) 或位移傳(chuan) 感器以獲取位置進行到位信號。有些功能部件在結構允許的情況下，將活塞位移動作傳(chuan) 遞到功能部件外部再進行檢測，如主軸鬆卡刀、轉台鬆卡等。但旋轉軸環形抱閘、托盤卡緊拉釘、雙擺頭交換拉釘等，使用時需將卡緊機構插裝在機械體(ti) 內(nei) 部，由於(yu) 結構所限就無法直接測得位移信號。通常做法是采用壓力信號來代替位移信號，即鬆卡壓力達到設定值不變標誌著活塞運動停止，從(cong) 而間接判斷鬆卡動作已完成，原理圖如圖2所示。但如果由於(yu) 某些原因導致油缸在中間位置卡死時，就會(hui) 發出錯誤信號，造成機床誤動作，導致安全事故的發生。

圖2 壓力開關(guan) 檢測鬆卡到位信號原理圖

某公司在承擔國家重大專(zhuan) 項高速龍門五軸加工中心的研製中，雙擺頭交換是由4個(ge) 自鎖拉釘實現雙擺頭鬆卡。為(wei) 了解決(jue) 上述問題，在液壓鬆卡回路中設置了流量計，作為(wei) 卡緊鬆開到位檢測元件。流量計可以通過檢測通過的油量，真實地檢測到油缸卡緊鬆開是否到位。由於(yu) 流量計設置在回路上，不受機械結構尺寸所限製，成功地解決(jue) 了雙擺頭鬆卡到位檢測的問題。其原理圖如圖3所示。 [page]

圖3 流量計檢測鬆卡到位信號原理圖

設每個(ge) 拉釘卡緊所需油量V0=10mL，卡緊動作所需總油量為(wei) 4V0=40mL，作者選取德國KRACHT公司VC0.2型號齒輪流量計，齒輪幾何容積ΔV=0.245mL，即每發出一個(ge) 脈衝(chong) 信號齒輪流量計通過0.245mL油量，則完成卡緊動作所需脈衝(chong) 數為(wei) ：

拉釘鬆開時，流量計測量同一油腔的油量，脈衝(chong) 數與(yu) 卡緊動作相同，但方向相反。因而，執行拉釘鬆卡動作後，通過檢測流量計接收的脈衝(chong) 數是否達到相應數值（檢測脈衝(chong) 數與(yu) 拉釘狀態對應關(guan) 係見表1），來判斷該動作是否正確完成，雙通道脈衝(chong) 信號可以檢測出流量計轉動方向，從(cong) 而判斷是鬆開還是卡緊動作。

表1 檢測脈衝(chong) 數與(yu) 拉釘狀態對應關(guan) 係 

2.2 位置檢測應用 

具有托盤交換功能的機床，托盤交換器升降多采用液壓驅動，為(wei) 了避免托盤交換器、托盤及轉台之間的衝(chong) 擊，需要在其相互接觸之前切換為(wei) 低速，接觸之後高速運行。通常做法是在油缸行程過程中設置行程開關(guan) 或接近開關(guan) ，發出速度切換信號，原理圖如圖4所示。此方案的缺點是：（1）設置行程開關(guan) 或接近開關(guan) 需要一定的空間；（2）設定點調整不便，且設定點個(ge) 數受空間所限；（3）易受環境幹擾，發出錯誤信號。 

為(wei) 解決(jue) 上述問題，該公司采用在高速立式加工中心托盤交換器液壓回路上配置齒輪流量計的方法，提升油缸位移測量，在油缸行程中間位置設定相應的速度切換點，從(cong) 而實現托盤交換器速度控製，原理圖如圖5所示。

設定點脈衝(chong) 數計算公式：

式中：nset為(wei) 設定發訊點脈衝(chong) 數； 
lset為(wei) 設定發訊點位置； 
l0為(wei) 油缸總行程； 
D為(wei) 油缸直徑； 
ΔV為(wei) 流量計幾何容積。 

3 結語 

基於(yu) 發出的脈衝(chong) 數可真實反映油缸行程的原理，齒輪流量計可應用於(yu) 液壓係統中進行位置監控與(yu) 檢測。齒輪流量計具有不占用機械設計空間、位置檢測設定點靈活、不易受環境幹擾等優(you) 點，在機床液壓係統中有著比較廣闊的應用前景。