機床動力滑臺液壓系統設計

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1、 《液壓與氣壓傳動B》三級項目 題目： 機床動力滑臺液壓系統設計 班 級： 機電一班________ 小組成員： 周洲 周健 岳占勝 指導教師： 袁曉明__________ 提交時間： 2017年6月20日_ 第一部分 摘要和關鍵詞 一、 摘要 動力滑臺是組合機床上用以實現進給運動的一種通用部件，

2、根據加工需要滑臺上裝有各種用途的動力頭和主軸箱，以完成鉆、擴、鉸、鏜、刮端面、倒角、銑削及攻絲等工序。動力滑臺有機械動力滑臺和液壓動力滑臺之分，液壓動力滑臺上一般只裝上液壓缸，有時也可能再裝個行程閥，至于液壓泵和閥類元件則通常都安裝在專門的液壓泵站上。 二、 關鍵詞 組合機床 通用部件 進給運動 第二部分 前言 液壓系統是組合機床及其自動線的重要組成部分。液壓系統與機械、電氣相配合，實現機床或自動線的自動工作循環(huán)。液壓系統設計得是否合理，直接影響和自動線的工作性能。因此，對組合機床及其自動線的液壓系統的設計方法和原則加以探討是很必要的。當然，液壓系統的性能的優(yōu)劣，不僅

3、與液壓系統有關，而且與所采用的液壓元件有密切的關系。 第三部分 報告正文 1、 YT4543型動力滑臺液壓系統 1. 功能 （1）能在變負載或斷續(xù)負載的條件下工作，能保證動力滑臺的進給速度，特別是最小進給速度穩(wěn)定。進給范圍要求為0.006 ~ 0.66m/min。 （2）能承受規(guī)定的最大負載，并具有較大的“工進”調速范圍，以適應不同工序的工藝需要。例如，鉆孔時軸向進給力和進給量都較大，而精鏜時進給力和進給量都很小。為此，像YT4543型那樣的液壓滑臺的最大進給力規(guī)定為45 000 N，而調速范圍Re>100。 （3）能實現快速前進和快速退回，（YT4543型液壓動力滑臺的快

4、速運動速度為7.3m/min）。 （4）合理利用能量，提高系統效率，減少發(fā)熱，合理解決工進速度和快動速度差值間的矛盾。 動力滑臺的液壓系統，在電氣和機械裝置的配合下，可以根據不同的加工要求，實現圖1所示的各種工作循環(huán)。 圖1 液壓動力滑臺的工作循環(huán)圖 2. 工作原理 由圖可見，這個系統采用限壓式變量泵供油，用電液換向閥換向，用行程閥實現快進和工進的變換，用電磁閥實現兩個工作進給間的變換。 圖2 YT4543型組合機床動力滑臺 液壓系統原理圖 1-濾油器;2

5、-變量泵;3、9、16-單向閥，4、8、10、1l、18、20-管路;15-電液動換向閥;6-背壓閥;7-遠控順序閥;12、13-節(jié)流閥;14-電磁閥;15-壓力繼電器;l7-行程閥;19-液壓缸 (1)快進(差動連接) (2)第一次工進 在快進行程結束時，滑臺上的擋鐵壓下行程閥17，行程閥上位工作，使油路11和18斷開。電磁鐵1YA繼續(xù)通電，電液動換向閥5左位仍在工作，電磁換向閥14的電磁鐵處于斷電狀態(tài)。進油路必須經調速閥12進入液壓缸左腔，與此同時，系統壓力升高，

6、將液控順序閥7打開，并關閉單向閥9，使液壓缸實現差動連接的油路切斷?；赜徒涰樞蜷y7和背壓閥6回到油箱。這時的主油路是： 進油路：濾油器1 →變量泵2 →單向閥3 →電液動換向閥5的P口到A口→油路10 →調速閥12 →二位二通電磁換向閥14 →油路18 →液壓缸19左腔。 回油路：缸19右腔→油路20 →電液動換向閥5的B口到T口→管路8 →順序閥7 →背壓閥6 →油箱。 因工作進給時油壓升高，則變量泵2的流量自動減小，動力滑臺向前做第一次工作進給，進給量的大小可以用調速閥12調節(jié)。

7、 (3) 第二次工進 在第一次工作進給結束時，滑臺上的擋鐵壓下行程開關，使電磁閥14的電磁鐵3YA得電，閥14右位接入工作，切斷了該閥所在的油路，經調速閥12的油液必須經過調速閥13進入液壓缸的右腔，其它油路不變。 由于調速閥13的開口量小于閥12，進給速度降低，進給量的大小可由調速閥13來調節(jié)。 (4) 死擋鐵停留 當動力滑臺第二次工作進給終了碰上死擋鐵后，液壓缸停止不動，系統的壓力進一步升高，達到壓力繼電器15的調定值時，經過時

8、間繼電器的延時，再發(fā)出電信號，使動力滑臺退回。 在時間繼電器延時動作前，滑臺停留在死擋鐵限定的位置上。 (5)快退 時間繼電器發(fā)出電信號后，2YA得電，1YA失電，3YA斷電，電液動換向閥5右位工作，這時的主油路是： 進油路：濾油器1→變量泵2→單向閥3→油路4 →換向閥5的P口到B口→油路20 →缸19的右腔。 回油路：缸19的左腔→油路18 →單向閥16 →油路11 →電液動換向閥5的A口到T口→油箱。 這時系統的壓力較低，變量泵2輸出

9、流量大，動力滑臺快速退回。由于活塞桿的面積大約為活塞的一半， 所以動力滑臺快進、快退的速度大致相等。 (6)原位停止 當動力滑臺退回到原始位置時，擋塊壓下行程開關，這時電磁鐵1YA、2YA、3YA都失電，電液動換向閥 5處于中位，動力滑臺停止運動，變量泵2輸出油液的壓力升高，使泵的流量自動減至最小。 表1是這個液壓系統的電磁鐵和行程閥的動作表。 1YA 2YA

10、 3YA 17 快進 + - - - 一工進 + - - + 二工進 + - + + 死擋鐵停留 + - + + 快退 - + - - 原位停止 - - - - 表1 YT4543型組合機床動力滑臺液壓系統電磁鐵和行程閥動作表 3. 性能分析 YT4543型液壓動力滑臺的液壓系統主要由下列一些回路組成：“限壓式變量葉片泵－調速閥－背壓閥”式調速回路，差動連接式快速運動回路，電液換向閥式換向回路，行程閥和電磁閥式速度

11、換接回路，三位換向閥式換向回路。系統的性能主要是由這些基本回路決定的，具體特點如下： （1）“限壓式變量泵－調速閥－背壓閥”式調速回路能保證穩(wěn)定的低速運動，較好的速度剛性和較大的調速范圍。 YT4543型液壓動力滑臺的最小進給速度較低（6.6 mm/min），進給調速范圍較大（約100），單純容積調速回路由于存在泄漏，低速運動時穩(wěn)定性較差，而且普通變量泵調速范圍也不夠寬；調速閥式節(jié)流調速回路雖然速度剛性較好，調速范圍也能滿足要求，但由于有溢流損失，功率損耗很大（低速進給和死擋塊停留時尤其嚴重），發(fā)熱也大。 由此可見，這里采用“限壓式變量泵－調速閥”式容積節(jié)流調速回路是比較合理的。進給時，

12、在回油路上增加了一個背壓閥，這樣做一方面是為了改善速度穩(wěn)定性（避免空氣滲入系統，提高傳動剛度），另一方面是為了使滑臺能承受一定的與運動方向一致的切削力。因而這個調速回路中增加一個背壓閥亦是十分必要的。 此外，滑臺液壓系統采用進口節(jié)流式的調速還有以下一些優(yōu)點： （a）起動時、快進轉工進時前沖量都較小； （b）死擋塊停留時便于利用壓力繼電器發(fā)出信號； （c）在液壓缸中不致出現過大的壓力（在出口節(jié)流系統中，當油腔面積比A1 / A2 = 2，且負載和速度同向時，液壓缸回油腔中壓力會比泵的供油壓力大一二倍）。 （2）限壓式變量泵加上差動連接式快動回路使能量利用經濟合理。 YT4543型液壓

13、動力滑臺快速運動速度約為最大工進速度的10倍，這里如只采用差動連接式快動回路，或流量能自動匹配的變量泵式供油回路，問題不能得到解決。限壓式變量泵供油回路在快動時能輸出最大流量，工進時只輸出與液壓缸需要相適應的流量，在死擋塊停留時只輸出補償系統泄漏所需的流量，沒有溢流損失，故能量損耗小。 這個系統在滑臺停止時由于變量泵要輸出一些流量來補償泄漏，仍須損耗一部分功率，因此采用了換向閥式低壓卸荷回路來減少這種損耗。 （3）采用行程閥與遠控順序閥實現快進轉工進的換接，不僅能簡化機床電路，而且動作可靠，轉換精度也比電氣控制式的高。至于一次工作進給與二次工作進給之間的轉換，則由于工進速度都較低，通過調速

14、閥6的流量很小，轉換過程中調速閥7動作滯后和滑臺慣性等的影響都很小，采用電磁閥式換接完全能保證所需的轉換精度。 采用了由限壓式變量泵和調速閥組成的容積節(jié)流調速回路。它既滿足系統調速范圍大，低速穩(wěn)定性好的要求，又提高了系統的效率。 2、 用旁路調速機床動力滑臺液壓系統 1. 工作原理 由圖可見，這個系統采用限壓式變量泵供油，用電磁換向閥換向，用調速閥實現快進和工進的變換，用電磁閥實現兩個工作進給間的變換。 圖2用旁路調速機床動力滑臺液壓系統原理圖 1--變量泵；2，4--電磁換向閥;3--液壓缸；5，6--調速閥 （1

15、） 快進 泵1--三位四通換向閥2左腔--液壓缸3左腔 液壓缸3右腔--三位四通換向閥2左腔--油箱 （2）一次工進 泵1--三位四通換向閥2左腔--液壓缸3左腔 泵1--三位四通換向閥3左腔--閥5--油箱 （3） 二次工進 泵1--三位四通換向閥2左腔--液壓缸3左腔 泵1--三位四通換向閥3右腔--閥6--油箱 （4） 快退 泵1--三位四通換向閥2右腔--液壓缸3右腔 液壓缸3左腔--三位四通換向閥2右腔--油箱 1YA 2YA 3YA 4YA 快進 + - - - 一次工進 + - + -

16、二次工進 + - - + 快退 - + - - 表2 用旁路調速機床動力滑臺液壓系統電磁鐵和行程閥動作表 3、 二次進給進油路上并聯倆個調速閥的組合機床液壓系統 當被加工工件在需要加工孔的同時，又要刮端面或倒角時，組合機床的進給液壓系統需要二次工作進給(一般第一次進給量比第二次進給量大)。 圖3是在進油路上并聯兩個調速閥實現速度換接的回路，這種速度換接回路一般用在需要二次工作進給的組合機床液壓系統中。例如淬火機械手的調速回路中。 圖3 二次進給進口調速換接回路 1-濾

17、油器；2-單向變量油泵；3-溢流閥；4-三位五通電磁換向閥； 5-二位二通電磁換向閥；6-定桿式液壓缸；7、9-調速閥；8-二位五通電磁換向閥 1. 工作原理 （1） 快進 液壓泵2--換向閥4右位--換向閥5左位--液壓缸6左腔 液壓缸6右腔--換向閥4--油箱 （2） 一次工進 液壓泵2--換向閥4--調速閥7--換向閥8--液壓缸6左腔 液壓缸6右腔--換向閥4--油箱 調速閥9--油箱 （3） 二次工進 液壓泵2--換向閥4--調速閥9--換向閥8--液壓缸6左腔 液壓缸6右腔--換向閥4--油箱 調速閥7--油箱 （4） 快退

18、 液壓泵2--換向閥4左位--液壓缸6右腔 液壓缸6左腔--換向閥5左位--換向閥4左位--油箱 1YA 2YA 3YA 4YA 快進 + - + - 一次工進 + - - - 二次工進 + - - + 快退 - + + - 表3 二次進給進油路上并聯倆個調速閥機床動力滑臺液壓系統電磁鐵和行程閥動作表 4、 二次進給回油路上串聯調速閥的組合機床液壓系統 圖4所示為回油路上串聯調速閥的速度換接回路。 一般用于自動淬火機床的液壓系統及雙軸液壓自動成型車床的

19、滑臺液壓回路中。需要注意的是：調速閥5的節(jié)流口要小于調速閥4的節(jié)流口才能實現第二次進給的運動速度小于第一次進給的運動速度。 圖4二次進給調速閥串聯換接回路 1-定量油泵；2-電磁換向閥；3-定桿式液壓缸；4、5-調速閥；6、7、9-二位二通電磁換向閥；8-溢流閥 1. 工作原理 （1） 快進 液壓泵1--換向閥2左位--液壓缸3左腔 液壓缸3右腔--換向閥6右位--換向閥7右位--換向閥2--油箱 （2）一次工進 液壓泵1--換向閥2左位--液壓缸3左腔 液壓缸3右腔--調速閥4--換向閥7--換向閥2--油箱 （3） 二次工進

20、 液壓泵1--換向閥2左位--液壓缸3左腔 液壓缸3右腔--調速閥4--調速閥5--換向閥2--油箱 （4）快退 液壓泵1--換向閥6右位--換向閥7右位--液壓缸3右腔 液壓缸3左腔--換向閥2右位--油箱 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 快進 + - + + - 一次工進 + - - + - 二次工進 + - - - - 快退 - + + + - 卸荷 - - - - + 表4 二次進給回油路上串聯調速閥機床動力滑臺液壓系統電磁鐵和行程閥動作表 第四部分 成員貢獻及心得感受 一、 成員貢獻： 在組長的明確分工下,組員周健負責收集資料以及WORD制作，組員岳占勝負責收集資料PPT制作，組長周洲負責新方案設計。 二、 感想： 在組長的帶領下，我們團結一致，通力合作，雖然對液壓系統還不是非常了解，但是經過自學與請教老師同學，最終還是克服重重困難，完成了該三級項目。通過這次項目，我們不僅收獲了知識，鞏固了基礎，還獲得了設計機床滑動平臺的些許經驗，對我們今后的學習與工作有很好的幫助。 第五部分 參考文獻 [1] 傅水根，《機械制造工藝基礎》（第2版），清華大學出版社 [2] 嚴紹華，《材料成形工藝基礎》（第2版），清華大學出版社