組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)

 

    一、概述

組合機(jī)床（圖A）是一種高效率的機(jī)械加工專用機(jī)床，這種機(jī)床既可以單機(jī)使用，也可以多機(jī)配套組成加工自動(dòng)線。它由一些通用部件（如動(dòng)力頭、滑臺(tái)、床身、立柱、底座、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等）和少量的專用部件（如主軸箱、夾具等）組成，有臥式、立式等多種結(jié)構(gòu)形式。其加工范圍較寬，能完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、銑、攻螺紋等工序和工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位、定位、夾緊和輸送等輔助動(dòng)作，自動(dòng)化程度較高。在機(jī)械制造業(yè)的成批和大量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。

    液壓動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床上用來(lái)完成直線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件，在它上面安裝上動(dòng)力頭時(shí)，可完成刀具切削工件時(shí)的進(jìn)給（工進(jìn)）運(yùn)動(dòng)、刀具接近工件和離開(kāi)工件的快進(jìn)與快退運(yùn)動(dòng)。組合機(jī)床液壓動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)是一種以速度變換為主、最高工作壓力不超過(guò)6.3MPa的中壓系統(tǒng)。

YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)工作臺(tái)面的尺寸為450mm×800mm，進(jìn)給速度范圍為6.6～600m/min，最大快進(jìn)速度為7.3m/min，最大進(jìn)給力為45kN。下面介紹這種動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)。

    二、YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)工作原理

    圖B所示為YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)及工作循環(huán)圖，該液壓系統(tǒng)采用限壓式變量葉片泵供油，用電液換向閥換向，用行程閥實(shí)現(xiàn)快慢速度的轉(zhuǎn)換，用電磁閥實(shí)現(xiàn)兩種工進(jìn)速度的轉(zhuǎn)換，用調(diào)速閥使進(jìn)給速度穩(wěn)定。該系統(tǒng)在機(jī)械和電氣的配合下，可實(shí)現(xiàn)多種自動(dòng)工作循環(huán)，通常實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)是；快進(jìn)→第一次工作進(jìn)給（一工進(jìn)）→第二次工作進(jìn)給（二工進(jìn)）→死擋鐵停留→快速退回→原位停止。下面就以它為例來(lái)說(shuō)明液壓系統(tǒng)的工作原理。

    1.快進(jìn)

    按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵IYA通電，先導(dǎo)閥7（電磁換向閥）左位接入系統(tǒng)，液控?fù)Q向閥6左位機(jī)能起作用，將主油路溝通。此時(shí)動(dòng)力滑臺(tái)空載，系統(tǒng)壓力低，順序閥4處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓缸14差動(dòng)連接，且變量泵1輸出最大流量，故液壓缸快進(jìn)。

    主油路的油液流動(dòng)路線為：

    進(jìn)油路：變量泵1→單向閥2→換向閥6（左位）→行程閥11（下位）→缸14左腔

    回油路：缸14右腔→換向閥6（左位）→單向閥5→行程閥II（下位）→缸14左腔

    2.一工進(jìn)

    當(dāng)滑臺(tái)快進(jìn)到預(yù)定位置時(shí)，滑臺(tái)上的行程擋塊壓下行程閥11，切斷閥11的通道，電磁鐵IYA繼續(xù)通電，液控?fù)Q向閥6仍以左位接入系統(tǒng)。這時(shí)液壓油只能經(jīng)調(diào)速閥8和電磁閥12進(jìn)入液壓缸14的左腔。由于工進(jìn)時(shí)負(fù)載增加，系統(tǒng)壓力升高，順序閥4此時(shí)打開(kāi)，單向閥5在兩端壓差作用下關(guān)閉。液壓缸14右腔的回油最終經(jīng)背壓閥3流回油箱，這樣就使滑臺(tái)轉(zhuǎn)為一工進(jìn)。此時(shí)工作速度由調(diào)速閥8調(diào)定，而變量泵1則因壓力升高而自動(dòng)減少流量輸出，并使輸出流量與調(diào)速閥8所調(diào)整的流量相適應(yīng)，這時(shí)主油路的油流路線為：

    進(jìn)油路：變量泵1→單向閥2→液控?fù)Q向閥6（左位）→調(diào)速閥8→電磁閥12（右位）→液壓缸14左腔

    回油路：液壓缸14右腔→液控?fù)Q向閥6（左位）→順序閥4→背壓閥3→油箱

    3.二工進(jìn)

    當(dāng)滑臺(tái)以一工進(jìn)的速度前進(jìn)到預(yù)定位置時(shí)，行程擋塊壓下行程開(kāi)關(guān)17，使電磁鐵3YA通電，-則經(jīng)電磁閥12的通道被切斷。于是從調(diào)速閥8流出的油液改道經(jīng)調(diào)速閥9進(jìn)入液壓缸左腔，液壓缸右腔的回油路線和一工進(jìn)相同。由于調(diào)速閥9的開(kāi)口量調(diào)得比調(diào)速閥8小，故此時(shí)速度由調(diào)速閥9調(diào)定。這樣就實(shí)現(xiàn)了滑臺(tái)的一工進(jìn)與二工進(jìn)兩種工作速度間的換接，這時(shí)主油路的油流路線為：

    進(jìn)油路：變量泵1→單向閥2→液控?fù)Q向閥6（左位）→調(diào)速閥8→調(diào)速閥9→液壓缸14左腔

    回油路：液壓缸14右腔→液控?fù)Q向閥6(左位) →順序閥4→背壓閥3→油箱

    4.死擋鐵停留

    當(dāng)滑臺(tái)以二工進(jìn)速度前進(jìn)到預(yù)定位置后，碰上死擋鐵，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)死擋鐵停留。滑臺(tái)在死擋鐵上停留片刻的目的，是為了保證在加工盲孔、階梯孔和刮端時(shí)，“清根”和不留下刀痕。此時(shí)，由于滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)（相當(dāng)于負(fù)載無(wú)窮大），泵的供油壓力升高到最大值，而流量卻減少到只能補(bǔ)償泵和系統(tǒng)的泄漏，即泵處于保壓卸荷（流量卸荷）狀態(tài)。停留時(shí)間由時(shí)間繼電器調(diào)定。

    5.快速退回

    滑臺(tái)碰上死擋鐵后，停止運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)壓力不斷上升，當(dāng)壓力達(dá)到壓力繼電器13的調(diào)定數(shù)值時(shí)，它發(fā)出信號(hào)，使先導(dǎo)閥7的電磁鐵IYA斷電、2YA通電，液控?fù)Q向閥6的右端接通控制油路，液控?fù)Q向閥6的右位機(jī)能起作用。因?yàn)榇藭r(shí)為空載，回油也沒(méi)有背壓，故系統(tǒng)壓力很低，變量泵1輸出流量最大，滑臺(tái)快速退回。這時(shí)主油路的油流路線為：

    進(jìn)油路：變量泵1→單向閥2→換向閥6（右位）→缸14右腔

    回油路：缸14左腔→單向閥10→換向閥6（右位）→油箱

    6.原位停止

    當(dāng)滑臺(tái)快退到原位時(shí)，行程擋鐵壓下終點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)，發(fā)出信號(hào)，使所有電磁鐵都斷電，液控?fù)Q向閥6和先導(dǎo)閥7都處于中位，液壓缸14兩腔油路封閉，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，變量泵1通過(guò)液控?fù)Q向閥6中位卸荷。這時(shí)主油路的油流路線為：

    變量泵1→單向閥2→液控?fù)Q向閥6（中位）→油箱

表A為該系統(tǒng)電磁鐵、行程閥的動(dòng)作順序。其中“+”表示電磁鐵通電或行程閥壓下，“一”表示電磁鐵斷電或行程閥復(fù)位。

電磁鐵和行程動(dòng)作順序

 

    由上述分析可知，YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)主要由下列回路組成：

    ①采用限壓式變量葉片泵、調(diào)速閥、背壓閥組成的容積節(jié)流（進(jìn)口）調(diào)速回路；

    ②采用差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)回路；

    ③采用電液換向閥（由閥6、7組成）的換向回路；

    ④采用行程閥和電磁閥的速度換接回路；

    ⑤采用M型中位機(jī)能三位換向閥的卸荷回路。

    系統(tǒng)中的單向閥2除有保護(hù)液壓泵免受液壓沖擊的作用外，主要是在系統(tǒng)卸荷時(shí)使電液換向閥的先導(dǎo)控制油路有一定的控制壓力，確保實(shí)現(xiàn)換向動(dòng)作；單向閥5的作用是在工進(jìn)時(shí)隔離進(jìn)油路和回油路。

    三、YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)

    ①系統(tǒng)采用了“限壓式變量葉片泵十調(diào)速閥十背壓閥”式的容積節(jié)流（進(jìn)口）調(diào)速回路。用變量泵供油可使空載時(shí)獲得快速（泵的流量大），工進(jìn)時(shí)，負(fù)載增加，泵的流量會(huì)自動(dòng)減小，且無(wú)溢流損失，因而功率的利用合理。用調(diào)速閥調(diào)速可保證工作進(jìn)給時(shí)獲得穩(wěn)定的低速(最小可達(dá)6.6mm/min)，有較好的速度剛性。調(diào)速閥設(shè)在進(jìn)油路上，便于利用壓力繼電器發(fā)信號(hào)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作順序的自動(dòng)控制。同時(shí)其調(diào)速范圍較大（最高速與最低速之比可達(dá)100左右）。回油路上加背壓閥能防止負(fù)載突然減小時(shí)產(chǎn)生的前沖現(xiàn)象，并能使工進(jìn)速度平穩(wěn)。

    ②系統(tǒng)采用了限壓式變量泵和液壓缸差動(dòng)連接兩項(xiàng)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，可獲得較大的快進(jìn)速度，且能量利用也比較合理。滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用單向閥和M型中位機(jī)能的換向閥串聯(lián)的回路使液壓泵在低壓下卸荷，既減少了能量損耗，又使控制油路保持一定的壓力，以保證下一工作循環(huán)的順利啟動(dòng)。

    ③采用行程閥和順序閥實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與工進(jìn)換接，不僅簡(jiǎn)化了油路，而且使動(dòng)作可靠，換接精度高。兩次工進(jìn)速度的換接，由于速度比較低，采用了由電磁閥切換的調(diào)速閥串聯(lián)的回路，既保證了必要的轉(zhuǎn)換精度，又使油路的布局比較簡(jiǎn)單、靈活。采用死擋塊作限位裝置，定位準(zhǔn)確，重復(fù)精度高。

    ④系統(tǒng)采用了換向時(shí)間可調(diào)的電液換向閥來(lái)切換油路，使滑臺(tái)的換向更加平穩(wěn)，沖擊和噪聲小。同時(shí)，電液換向閥的五通結(jié)構(gòu)使滑臺(tái)進(jìn)和退時(shí)分別從兩條油路回油，這樣滑臺(tái)快退時(shí)系統(tǒng)沒(méi)有背壓，也減少了壓力損失。