유압 프레스는 어떻게 작동하나요? 자세한 가이드

유압 프레스는 액체를 매체로 사용하여 에너지를 전달하여 다양한 단조 공정을 수행하는 기계입니다.

유압 프레스는 파스칼의 원리에 따라 만들어지며, 작동 원리는 그림 1-1-1에 나와 있습니다. 작동 유체로 채워지고 피스톤이 있는 두 개의 닫힌 공동은 파이프로 연결됩니다. 힘 P ₁ 가 작은 피스톤 1에 가해지면 액체의 압력은 p=P입니다. ₁ /A ₁ 여기서 A ₁ 는 피스톤 1의 단면적입니다.

1-소형 피스톤
2-대형 피스톤
3-워크피스

파스칼의 원리에 따르면 밀폐된 용기에서 액체 압력은 모든 방향에서 완전히 동일하며, 압력 p는 캐비티 내부의 모든 지점에 전달되어 상승력 p를 생성합니다. ₂ 를 큰 피스톤(2)에 눌러 공작물(3)이 변형되도록 합니다.

P₂=P₁ A₂/A₁

여기서 A ₂ 는 피스톤 2의 단면을 나타냅니다.

A 유압 프레스 일반적으로 본체(메인프레임)와 유압 시스템의 두 부분으로 구성됩니다.

유압 프레스 본체의 가장 일반적인 구조는 그림 1-1-2에 나와 있습니다. 상부 크로스빔 1, 하부 크로스빔 3, 4개의 기둥 2, 16개의 내부 및 외부 너트가 모든 작업 하중을 견디는 폐쇄 프레임을 형성하는 구조로 구성되어 있습니다. 작업 실린더(9)는 상부 크로스빔(1)에 고정되어 있으며, 움직이는 크로스빔(7)에 연결된 작업 피스톤(8)이 포함되어 있습니다. 움직이는 대들보는 4개의 기둥에 의해 안내되며 상부 대들보와 하부 대들보 사이를 왕복합니다. 무빙 크로스빔의 하부 표면은 일반적으로 상부 다이(상부 모루)로 고정되고 하부 다이(하부 모루)는 하부 크로스빔(3)의 작업대에 고정됩니다.

고압 유체가 작업 실린더로 들어가 작업 플런저에 작용하면 큰 힘이 발생하여 플런저, 이동하는 크로스 빔 및 상부 금형을 아래로 밀어 상부 및 하부 금형 사이의 공작물 5의 소성 변형을 유발합니다. 리턴 실린더(4)는 하부 크로스빔에 고정되어 있으며, 리턴 시 작업 실린더는 저압 유체를 통과하고 고압 유체가 리턴 실린더로 들어가 리턴 플런저(6)와 무빙 크로스빔을 위로 밀고 원래 위치로 복귀하여 작업 사이클을 완료합니다.

1-상부 크로스빔
2열
3-하부 크로스빔
4-리턴 실린더
5-워크피스
6-리턴 플런저
7-무빙 크로스빔
8-작업 플런저
9-작업 실린더

많은 중소형 유압 프레스는 그림 1-13과 같이 피스톤형 작동 실린더를 사용합니다. 피스톤 실린더의 상부와 하부 챔버에 고압 유체를 교대로 주입하면 별도의 리턴 실린더 없이도 작업 스트로크와 리턴 스트로크를 연속적으로 달성할 수 있습니다.

1-오일 탱크
2- 오버플로 밸브
3방향 밸브
4-스로틀 밸브
5-유압 실린더
6-체크 밸브
7-펌프
8-모터
9-연료 탱크

유압 프레스의 작동 주기에는 일반적으로 정지, 충전 스트로크, 작업 스트로크 및 복귀 스트로크가 포함됩니다. 언급된 다양한 스트로크는 유압 제어 시스템의 다양한 기능 밸브의 작용에 의해 이루어집니다.

유압 프레스의 유압 시스템에는 다양한 고압 및 저압 펌프, 고압 및 저압 용기(연료 탱크, 충전 탱크, 어큐뮬레이터 등), 밸브 및 해당 연결 파이프가 포함됩니다. 전송 방식은 직접 펌프 구동과 펌프 어큐뮬레이터 구동으로 나눌 수 있습니다.

1. 직접 펌프 드라이브

직접 펌프 구동에는 펌프가 유압 프레스의 작동 실린더 및 기타 보조 장치에 고압 유체를 직접 공급하는 방식이 포함됩니다. 가장 간단한 유압 시스템은 그림 1-1-3에 나와 있으며, 3위치 4방향 슬라이드 밸브, 즉 방향 밸브 3을 통해 다양한 스트로크를 구현할 수 있습니다.

(1) 채우기 스트로크

방향 밸브 (3)는 직선 통과 위치에 있고 피스톤 형 유압 실린더 (5)의 하부 챔버는 저압 오일 탱크에 연결되고 이동 크로스 빔은 자체 무게로 상부 정지 위치에서 하강하고 하부 챔버의 유체는 오일 탱크로 다시 배출되고 펌프가 공급하는 작동 유체는 방향 밸브 (3)를 통해 피스톤 실린더의 상부 챔버로 들어갑니다. 이때 움직이는 크로스빔의 저항이 매우 작기 때문에 펌프는 주로 저압으로 작동하여 피스톤 실린더의 상부 챔버로 작동유를 운반하여 움직이는 크로스빔의 하향 이동으로 비워진 부피를 보상하고 상부 다이(상부 앤빌)가 공작물에 접촉하여 충전 스트로크를 완료할 때까지 작동유를 운반합니다.

(2) 작업 스트로크

방향 밸브 3은 직진 위치에 유지됩니다. 상부 앤빌이 공작물에 접촉하면 저항이 증가하고 이동 빔의 하향 속도가 느려지며 그에 따라 펌프의 출구 압력(공학에서는 일반적으로 압력이라고 하며, 달리 명시되지 않는 한 아래에서는 압력이라고 함)이 증가합니다. 고압 유체가 피스톤 실린더의 상부 챔버로 들어가 피스톤에 작용하여 움직이는 크로스빔을 통해 공작물에 압력을 가하고, 피스톤 실린더의 하부 챔버에 있는 유체는 계속해서 오일 탱크로 배출됩니다.

(3) 리턴 스트로크

방향 밸브(3)가 교차 통신 위치로 전환되고 고압 액체가 피스톤 실린더의 하부 챔버로 유입되어 움직이는 크로스빔을 위로 구동하고 피스톤 실린더 상부 챔버의 액체가 탱크로 다시 배출됩니다.

(4) 중지

방향 밸브 3은 중간 위치에 있고 피스톤 실린더의 상부 및 하부 챔버의 액체는 실린더 내에서 밀봉되고 하부 챔버의 액체는 움직이는 부품의 무게를 지탱하여 필요한 위치에서 정지하여 작업 사이클을 완료합니다.

2. 펌프 및 어큐뮬레이터 전송

펌프 및 어큐뮬레이터 트랜스미션은 유압 시스템에 어큐뮬레이터를 추가하며, 주요 기능은 고압 액체를 저장하여 펌프 부하를 균일하게 하는 것입니다. 일반적으로 작동 유체의 압력을 유지하기 위해 고압 가스를 사용합니다.

유압 프레스가 복귀 또는 정지 시와 같이 많은 양의 고압 액체가 필요하지 않은 경우 펌프에서 공급되는 고압 액체를 어큐뮬레이터에 부분적으로 또는 전체적으로 저장할 수 있으며, 유압 프레스에 많은 양의 고압 액체가 필요한 경우 펌프와 어큐뮬레이터 모두에서 공급합니다.

펌프 및 어큐뮬레이터 전송을 위한 유압 제어 시스템의 개략도는 그림 1-1-4에 나와 있으며, 이는 다양한 스트로크를 위한 로커형 4밸브 분배기를 통해 이루어집니다:

1, 3-입구 밸브
2, 4-드레인 밸브

(1) 충전 스트로크

작업 사이클이 시작되면 리턴 실린더 배수 밸브(2)가 열리고 움직이는 크로스빔이 상부 정지 위치에서 자체 무게로 하강하며 리턴 실린더의 유체가 저압 탱크 또는 충전 탱크로 다시 배출됩니다.

작업 실린더 내부의 유체 압력은 감소하고 (4～6)×10의 압축 공기로 인해 ⁵ Pa의 충전 탱크 상부에서 충전 밸브는 작업 실린더와 충전 탱크 사이의 압력 차이에 의해 밀려 열립니다. 저압 공기 또는 중력의 작용으로 많은 양의 유체가 작업 실린더로 유입되어 상부 앤빌 (상부 금형)이 공작물에 닿을 때까지 움직이는 크로스 빔의 충전 스트로크를 아래로 실현하고 움직이는 빔의 움직임이 멈추고 작업 실린더와 충전 탱크 사이의 압력 차이가 사라지면 스프링의 작용에 따라 충전 밸브가 자동으로 닫힙니다.

원활한 충전 스트로크를 보장하려면 충전 스트로크가 끝날 때쯤 리턴 실린더 배수 밸브의 개방 높이를 낮추어 움직이는 크로스빔을 감속하고 충격과 진동을 최소화해야 합니다.

(2) 작업 스트로크

충전 스트로크가 끝나면 충전 밸브가 완전히 닫히고 리턴 실린더는 저압 상태를 유지해야 합니다. 작업 실린더 입구 밸브 3이 열리면 고압 펌프 또는 어큐뮬레이터의 고압 유체가 충전 밸브 챔버를 통해 작업 실린더로 들어가고 플런저에 작용하여 움직이는 크로스빔을 통해 공작물에 압력을 가합니다. 이때 리턴 실린더 배출 밸브 2는 배수를 위해 계속 열려 있습니다.

(3) 리턴 스트로크

작업 스트로크가 끝나면 작업 실린더 입구 밸브 3이 먼저 닫히고 작업 실린더 배수 밸브 4가 열리면서 작업 실린더와 파이프의 고압 유체 압력이 해제됩니다. 그런 다음 리턴 실린더 배출 밸브(2)가 닫히고 리턴 실린더 입구 밸브(1)가 열려 고압 유체가 충전 밸브 액추에이터를 통과하여 충전 밸브가 강제로 열립니다. 움직이는 크로스빔은 리턴 실린더의 고압 유체의 작용에 따라 위로 이동하여 작업 실린더의 많은 양의 유체를 충전 탱크로 강제로 밀어 넣습니다.

(4) 중지(일시 중단)

이동 빔이 정지 위치에 도달하면 리턴 실린더의 급수 밸브 1이 닫히고 이때 리턴 실린더의 배수 밸브 2는 닫힌 상태로 유지되고 작업 실린더의 배수 밸브 4는 계속 열려 있고 작업 실린더는 여전히 저압을 통과하며 이동 빔은 리턴 실린더에 밀봉 된 액체에 의해지지되므로 이동 빔은 스트로크의 어느 위치에서나 정지 할 수 있습니다.

직접 펌프 구동 시 펌프가 공급하는 액체 압력은 공작물의 변형 저항에 따라 변하며 일정하지 않습니다. 이동 빔의 이동 속도는 펌프의 액체 공급에 따라 달라지며 공작물의 변형 저항과는 무관합니다.

펌프 및 어큐뮬레이터 구동 중 펌프 및 어큐뮬레이터에서 공급되는 액체의 압력은 어큐뮬레이터 압력의 변동 범위 내에서 유지되며, 최대 압력은 약 10% ~ 15%입니다. 작업 스트로크의 속도는 공작물의 변형 저항이 증가함에 따라 감소합니다.

때로는 유압 프레스에 더 높은 압력의 작동 유체를 공급하기 위해 작동 실린더와 해당 밸브 사이에 부스터를 추가하기도 합니다. 부스터의 개략적인 구조는 그림 1-1-5에 나와 있습니다. 실린더 1과 하부 빔은 하나로 주조되어 상부 빔 6부터 기둥 7까지 하중 지지 프레임을 형성합니다.

1-실린더
2, 3 중공 플런저
4-리턴 실린더
5-리턴 플런저
6-어퍼 빔
7열
8-무빙 빔

실린더 1에는 중공 플런저 2가 포함되어 있으며, 이 실린더 자체가 중공 플런저 3의 작동 실린더입니다. 고압 유체가 실린더 1로 들어가면 중공 플런저 2를 위로 밀어 올려 중공 플런저 3에서 가압된 유체를 강제로 배출합니다. 리턴은 리턴 실린더 4에 의해 이루어지며, 부스트 비율은 큰 플런저와 작은 플런저의 직경 비율의 제곱입니다.

유압 프레스는 주로 두 가지 유형의 작업 매체를 사용하는데, 에멀젼을 사용하는 프레스는 일반적으로 유압 프레스라고 하고 오일을 사용하는 프레스는 오일 유압 프레스라고 하며 통칭하여 유압 프레스라고 합니다.

에멀젼은 2% 유화 지방과 98% 연수를 혼합하여 만들어집니다. 부식 방지 및 녹 방지 특성이 우수하고 특정 윤활 효과가 있어야합니다. 에멀젼은 저렴하고 불연성이며 현장을 쉽게 오염시키지 않으므로 유체 소비량이 많은 유압 프레스 및 열처리에 사용되는 유압 프레스에 널리 사용됩니다.

오일 유압 프레스에서 가장 널리 사용되는 유체는 유압 오일이지만 때로는 터빈 오일이나 다른 유형의 기계 오일을 사용하기도 합니다. 오일은 부식 방지, 녹 방지 및 윤활 특성 측면에서 에멀젼보다 우수합니다. 오일은 점도가 높고 밀봉하기가 더 쉽습니다. 따라서 최근에는 오일을 작업 매체로 사용하는 경우가 증가하고 있지만 오일은 가연성이고 비용이 많이 들며 현장을 오염시킬 수 있습니다.