任務(wù)六數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)分析一、MJ-50型數(shù)控車床的液壓系統(tǒng)機(jī)床中由液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作有：卡盤(pán)的夾緊與松開(kāi)，刀架的夾緊與松開(kāi)，刀架的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，尾座套筒的伸出與縮回。電磁閥的動(dòng)作是由PC實(shí)現(xiàn)的。MJ-50數(shù)控車床液壓系統(tǒng)的原理圖1．卡盤(pán)分系統(tǒng)高壓夾緊：3Y失電、1Y得電．換向閥2和1均位于左位。分系統(tǒng)的進(jìn)油路：液壓泵→減壓閥6→換向閥2→換向閥1→液壓缸右腔。回油路：液壓缸左腔→換向閥1→油箱。這時(shí)活塞左移使卡盤(pán)夾緊(稱正卡或外卡)，夾緊力的大小可通過(guò)減壓閥6調(diào)節(jié)。由于閥6的調(diào)定值高于閥7，所以卡盤(pán)處于高壓夾緊狀態(tài)。松夾時(shí)，使2Y得電、1Y失電，閥1切換至右位。進(jìn)油路：液壓泵→減壓閥6→換向閥2→換向閥1→液壓缸左腔?；赜吐罚阂簤焊子仪弧鷵Q向閥1→油箱。活塞右移，卡盤(pán)松開(kāi)。低壓夾緊：油路與高壓夾緊狀態(tài)基本相同，唯一不同的是這時(shí)3Y得電而使閥2切換至右位，因而液壓泵的供油只能經(jīng)減壓閥7進(jìn)入分系統(tǒng)。通過(guò)調(diào)節(jié)閥7便能實(shí)現(xiàn)低壓夾緊狀態(tài)下的2．回轉(zhuǎn)刀盤(pán)分系統(tǒng)回轉(zhuǎn)刀盤(pán)分系統(tǒng)有兩個(gè)執(zhí)行元件，刀盤(pán)的松開(kāi)與夾緊由液壓缸執(zhí)行，而液壓馬達(dá)則驅(qū)動(dòng)刀盤(pán)回轉(zhuǎn)。刀盤(pán)的完整旋轉(zhuǎn)過(guò)程是刀盤(pán)松開(kāi)→刀盤(pán)通過(guò)左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)就近到達(dá)指定刀位→刀盤(pán)夾緊。因此電磁鐵的動(dòng)作順序是4Y得電(刀盤(pán)松開(kāi))→8Y(正轉(zhuǎn))或7Y(反轉(zhuǎn))得電(刀盤(pán)旋轉(zhuǎn))→8Y(正轉(zhuǎn)時(shí))或7Y(反轉(zhuǎn)時(shí))失電(刀盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng))→4Y失電(刀盤(pán)夾緊)。2．回轉(zhuǎn)刀盤(pán)分系統(tǒng)回轉(zhuǎn)刀盤(pán)分系統(tǒng)有兩個(gè)執(zhí)行元件，刀盤(pán)的松開(kāi)與夾緊由液壓缸執(zhí)行，而液壓馬達(dá)則驅(qū)動(dòng)刀盤(pán)回轉(zhuǎn)。刀盤(pán)的完整旋轉(zhuǎn)過(guò)程是刀盤(pán)松開(kāi)→刀盤(pán)通過(guò)左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)就近到達(dá)指定刀位→刀盤(pán)夾緊。因此電磁鐵的動(dòng)作順序是4Y得電(刀盤(pán)松開(kāi))→8Y(正轉(zhuǎn))或7Y(反轉(zhuǎn))得電(刀盤(pán)旋轉(zhuǎn))→8Y(正轉(zhuǎn)時(shí))或7Y(反轉(zhuǎn)時(shí))失電(刀盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng))→4Y失電(刀盤(pán)夾緊)。3．尾架套筒分系統(tǒng)尾架套筒通過(guò)液壓缸實(shí)現(xiàn)頂出與縮回。通過(guò)上系統(tǒng)的分析，數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)為：（1）數(shù)控機(jī)床控制的自動(dòng)化程度要求較高，類似于機(jī)床的液壓控制，它對(duì)動(dòng)作的順序要求較嚴(yán)格，并有一定的速度要求。液壓系統(tǒng)一般由數(shù)控系統(tǒng)的PLC或CNC來(lái)控制，所以動(dòng)作順序直接用電磁換向閥切換來(lái)實(shí)現(xiàn)的較多。（2）由于數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)已趨于直接用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件主要承擔(dān)各種輔助功能，雖其負(fù)載變化幅度不是太大，但要求穩(wěn)定。因此，常采用減壓閥來(lái)保證支路壓力的恒定。二、臥式鏜銑加工中心液壓系統(tǒng)數(shù)控加工中心是由計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC控制),可在一次裝夾中完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、銑、锪、螺紋加工等多道工序，是集機(jī)、電、液、氣、計(jì)算機(jī)于一體的高效自動(dòng)化機(jī)床。臥式鏜銑加工中心液壓系統(tǒng)原理圖（1）液壓油源該液壓系統(tǒng)采用變量葉片泵和蓄能器聯(lián)合供油方式，液壓泵為限壓式變量葉片泵，最高工作壓力為7MPa。溢流閥4作為溢流閥用，其調(diào)整壓力為8MPa，只有系統(tǒng)過(guò)載時(shí)才起作用。手動(dòng)換向閥5用于系統(tǒng)卸荷，過(guò)濾器6用于對(duì)系統(tǒng)回油進(jìn)行過(guò)濾（2）液壓平衡裝置由溢流減壓閥7、溢流閥8、手動(dòng)換向閥9、液壓缸10組成平衡裝置，蓄能器11用于吸收液壓沖擊。液壓缸10為支撐加工中心立柱絲杠的液壓缸。為減小絲杠與螺母間的摩擦，并保持摩擦力均衡，保證主軸精度，用溢流減壓閥7維持液壓缸10下腔的壓力，使絲杠在正、反向工作狀態(tài)下處于穩(wěn)定的受力狀態(tài)。當(dāng)液壓缸上行時(shí)，壓力油和蓄能器向液壓缸下腔供油，當(dāng)液壓缸在滾珠絲杠帶動(dòng)而下行時(shí)，缸下腔的油又被擠回蓄能器或經(jīng)過(guò)溢流減壓閥7回油箱，因而起到平衡作用。調(diào)節(jié)溢流減壓閥7可使液壓缸10處于最佳受力工作狀態(tài)，其受力的大小可通過(guò)測(cè)量Y軸伺服電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流來(lái)判斷。手動(dòng)換向閥9用于使液壓缸卸載。（3）主軸變速回路主軸通過(guò)交流變頻電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。為了得到最佳的轉(zhuǎn)矩性能，將主軸的無(wú)級(jí)調(diào)速分成高速和低速兩個(gè)區(qū)域，并通過(guò)一對(duì)雙聯(lián)齒輪變速來(lái)實(shí)現(xiàn)。主軸的這種換檔變速由液壓缸40完成。在圖示位置時(shí)，壓力油直接經(jīng)電磁閥13右位、電磁閥14右位進(jìn)入缸40左腔，完成由低速向高速的換檔。當(dāng)電磁閥13切換至左位時(shí)，壓力油經(jīng)減壓閥12、電磁閥13、14進(jìn)入缸40右腔，完成由高速向低速的換檔。換檔過(guò)程中缸40的速度由雙單向節(jié)流閥15來(lái)調(diào)節(jié)。（4）換刀回路及動(dòng)作加工中心在加工零件過(guò)程中，當(dāng)前道工序完成后就需換刀，此時(shí)機(jī)床主軸退至換刀點(diǎn)，且處在準(zhǔn)停狀態(tài)，所需置換的刀具已處在刀庫(kù)預(yù)定換刀位置。換刀動(dòng)作由機(jī)械手完成，其換刀過(guò)程為：機(jī)械手抓刀→刀具松開(kāi)和定位→拔刀→換刀→插刀→刀具夾緊和松開(kāi)→機(jī)械手復(fù)位。①機(jī)械手抓刀：當(dāng)系統(tǒng)收到換刀信號(hào)時(shí)，電磁閥17切換至左位，壓力油進(jìn)入齒條缸38下腔，推動(dòng)活塞上移，使機(jī)械手同時(shí)抓住主軸錐孔中的刀具和刀庫(kù)上預(yù)選的刀具。雙單向節(jié)流閥18控制抓刀和回位的速度，雙液控制單向閥19保證系統(tǒng)失壓時(shí)機(jī)械手位置不變。②刀具松開(kāi)和定位：當(dāng)抓刀動(dòng)作完成后，發(fā)出信號(hào)使電磁閥20切換至左位，電磁閥21處于右位，從而使增壓器22的高壓油進(jìn)人液壓缸39左腔，活塞桿將主軸錐孔中的刀具松開(kāi)；同時(shí)，液壓缸24的活塞桿上移，松開(kāi)刀庫(kù)中預(yù)選的刀具；此時(shí)，液壓缸36的活塞桿在彈簧力作用下將機(jī)械手上兩個(gè)定位銷伸出，卡住機(jī)械手上的刀具。松開(kāi)主軸錐孔中刀具的壓力可由減壓閥23調(diào)節(jié)③機(jī)械手拔刀：當(dāng)主軸、刀庫(kù)上的刀具松開(kāi)后，無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)，電磁閥25處于右位，由缸26帶動(dòng)機(jī)械手伸出，使刀具從主軸錐孔和刀庫(kù)鏈節(jié)中拔出。缸26帶有緩沖裝置，以防止行程終點(diǎn)發(fā)生撞擊和噪聲。④機(jī)械手換刀：機(jī)械手伸出后發(fā)出信號(hào)，使電磁閥27換向至左位。齒條缸37的活塞向上移動(dòng)，使機(jī)械手旋轉(zhuǎn)180°，轉(zhuǎn)位速度由雙單向節(jié)流閥調(diào)節(jié)，并可根據(jù)刀具的質(zhì)量，由電磁閥28確定兩種換刀速度。⑤機(jī)械手插刀：機(jī)械手旋轉(zhuǎn)180°后發(fā)出信號(hào)，使電磁閥25換向，缸26使機(jī)械手縮回，刀具分別插入主軸錐孔和刀庫(kù)鏈節(jié)中。⑥刀具夾緊和松銷：機(jī)械手插刀后，電磁閥20、21換向。缸39使主軸中的刀具夾緊；缸24使刀庫(kù)鏈節(jié)中的刀具夾緊；缸36使機(jī)械手上定位銷縮回，以便機(jī)械手復(fù)位。⑦機(jī)械手復(fù)位：刀具夾緊后發(fā)出信號(hào)，電磁閥17換向，液壓缸38使機(jī)械手旋轉(zhuǎn)90°回到起始位置。到此，整個(gè)換刀動(dòng)作結(jié)束，主軸起動(dòng)進(jìn)入零件加工狀態(tài)（5）數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)回路①數(shù)控工作臺(tái)夾緊：數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)可使工件在加工過(guò)程中連續(xù)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)進(jìn)入固定位置加工時(shí)，電磁閥29切換至左位，使工作臺(tái)夾緊，并由壓力繼電器30發(fā)出信號(hào)。②托盤(pán)交換：交換工件時(shí)，電磁閥31處于右位，缸41使定位銷縮回，同時(shí)缸42松開(kāi)托盤(pán)，由交換工作臺(tái)交換工件，交換結(jié)束后電磁閥31換向，定位銷伸出，托盤(pán)夾緊，即可進(jìn)入加工狀態(tài)。（6）刀庫(kù)選刀、裝刀回路在零件加工過(guò)程中，刀庫(kù)需把下道工序所需的刀具預(yù)選列位。首先判斷所需的刀具在刀庫(kù)中的位置，確定液壓馬達(dá)32的旋轉(zhuǎn)方向，使電磁閥33換向，控制單元34控制液壓馬達(dá)起動(dòng)、中間狀態(tài)、到位、旋轉(zhuǎn)速度，刀具到位后由旋轉(zhuǎn)編碼器組成的閉環(huán)系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)。雙向溢流閥起安全作用。液壓缸35用于刀庫(kù)裝卸刀具。3．系統(tǒng)特點(diǎn)（1）在加工中心中，液壓系統(tǒng)所承擔(dān)的輔助動(dòng)作的負(fù)載力較小，主要負(fù)載是運(yùn)動(dòng)部件的摩擦力和起動(dòng)時(shí)的慣性力，因此一般采用壓力在10MPa以下的中低壓系統(tǒng)，且液壓系統(tǒng)流量一般在30L/min以下。（2）加工中心在自動(dòng)循環(huán)過(guò)程中，各個(gè)階段流量需求的變化很大，并要求壓力基本恒定。采用限壓式變量泵與蓄能器組成的液壓源，可以減小流量脈動(dòng)、能量損失和系統(tǒng)發(fā)熱，提高機(jī)床加工精度。（3）加工中心的主軸刀具需要的夾緊力較大，而液壓系統(tǒng)其他部分需要的壓力為中低，且受主軸結(jié)構(gòu)的限制，不宜選用缸徑較大的液壓缸。