1第8章典型液壓系統(tǒng)組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)加工中心液壓系統(tǒng)裝卸堆碼機液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算8.18.28.38.42

液壓傳動系統(tǒng)是由根據(jù)機械設(shè)備的不同工況特點，選用適當(dāng)?shù)囊簤夯净芈酚袡C地組合而成，作用和特點不盡相同，種類繁多。但從一般工況需求上說，通常有以速度變換、換向精度、壓力變換為主的液壓系統(tǒng)，多個執(zhí)行元件配合工作的液壓系統(tǒng)復(fù)雜液壓系統(tǒng)分析步驟了解機械設(shè)備工況對液壓系統(tǒng)的要求初讀液壓系統(tǒng)圖單獨分析每一個子系統(tǒng)并清理其液流路線分析各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系以及實驗要求綜合分析回路，全面掌握和加深理解液壓系統(tǒng)8.1組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)3組合機床是由通用部件和專用部件組成的高效、專用、自動化程度較高的機床。它能完成鉆、擴、鉸、鏜、銑、攻絲等加工工序和工作臺轉(zhuǎn)位、定位、夾緊、輸送等輔助動作。動力滑臺是組合機床的通用部件，上面安裝有各種旋轉(zhuǎn)刀具，通過液壓系統(tǒng)可使這些刀具按一定動作循環(huán)完成軸向進給運動。

YT4543型動力滑臺動作循環(huán)：快進—

一工進—

二工進—

死擋鐵停留—

快退——

原位停止YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)組成：由限壓式變量葉片泵供油用M型中位機能的三位五通電液換向閥換向用行程閥實現(xiàn)快進速度和工進速度的切換用電磁閥實現(xiàn)兩種工進速度的切換用調(diào)速閥使進給速度穩(wěn)定8.1.2

動力滑臺工作原理48.1.2

動力滑臺工作原理5動力滑臺液壓系統(tǒng)各元件的名稱1－限壓式變量葉片泵2、5、10－單向閥3－內(nèi)控內(nèi)泄順序閥4－外控外泄順序閥6－三位五通電液換向閥7、8－調(diào)速閥9－壓力繼電器11－二位二通行程換向閥12－二位二通電磁換向閥動力滑臺液壓系統(tǒng)各元件的作用

1、為系統(tǒng)提供壓力油源；2、系統(tǒng)工作時隔離泵與系統(tǒng)的其它部分，保護泵；系統(tǒng)原位停止時，變量泵處于卸載狀態(tài)，可保證油路有一定的預(yù)控壓力；3、用作背壓閥，使系統(tǒng)工進時回油路有一定的壓力，提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性；4、系統(tǒng)工進時壓力升高時，閥打開，讓回油路卸載回油箱；5、系統(tǒng)工進時，使進油路的高壓腔與回油的低壓腔隔離。6、控制液壓缸的換向，并利用M型中位機能在系統(tǒng)原位時起卸載作用；7、調(diào)節(jié)一工進的速度；8、調(diào)節(jié)二工進時的速度；9、當(dāng)液壓缸前進到底碰到死擋鐵后，無桿腔壓力升高，發(fā)出信號給時間繼電器，保留一段時間后發(fā)出快退信號，此時1YA失電，2YA得電；10、與行程閥11配對，使液壓缸在快退開始時回油路就暢通；11、實現(xiàn)液壓缸前進時快慢速切換；12、實現(xiàn)液壓缸一工進速度向二工進速度切換。8.1.2

動力滑臺工作原理61、快進

按下啟動按鈕，電磁鐵1YA得電，電液換向閥6的先導(dǎo)閥處于左位，在控制油路的驅(qū)動下，電液換向閥6的主閥左位工作。主油路經(jīng)泵1－單向閥2－閥6左位－行程閥11常位－液壓缸左腔?；赜吐窂囊簤焊子仪唬y6左位－單向閥5－閥11－液壓缸左腔。由于動力滑臺空載，系統(tǒng)壓力低，液控順序閥4關(guān)閉，液壓缸成差動連接，且變量泵1輸出最大流量，滑臺向左快進（活塞桿固定，滑臺隨缸體向左運動）。2、一工進

快進到預(yù)定位置，滑臺上的行程擋塊壓下行程閥11，行程閥關(guān)閉，原來進入液壓缸左腔的油路被切斷。使調(diào)速閥7接入系統(tǒng)，再經(jīng)電磁閥12常位進入缸左腔，同時系統(tǒng)壓力升高。壓力升高一方面使液控順序閥4打開，另一方面使變量泵1的流量減小，直到與調(diào)速閥7的流量相匹配，缸的速度由調(diào)速閥7的開度決定。正因為液控順序閥4被打開，液壓缸右腔的回油就不再進入左腔，而是通過電液閥6左位后經(jīng)液控順序閥4和背壓閥3回油箱了，此時的單向閥5有效地隔開了工進的高壓腔與回油的低壓腔。8.1.2

動力滑臺工作原理73、二工進

當(dāng)滑臺以一工進速度前進到一定位置時，行程擋塊壓下電氣行程開關(guān)，電磁鐵3YA得電，使電磁閥12換位而關(guān)閉，原來經(jīng)過它的油路被切斷，使得壓力油經(jīng)調(diào)速閥7后，必須再經(jīng)調(diào)速閥8進入液壓缸的左腔。由于調(diào)速閥8的開度比調(diào)速閥7小，滑臺速度減小，此時液壓缸以調(diào)速閥8的開度決定的二工進速度繼續(xù)前進。4、死擋鐵停留為了在加工端面和臺肩孔時提高其軸向尺寸精度和表面質(zhì)量，滑臺需要在死擋鐵處停留。當(dāng)滑臺以二工進速度行進到碰上死擋鐵后，滑臺停止運動。液壓缸左腔壓力升高，壓力繼電器9給時間繼電器發(fā)出信號，使滑臺在死擋鐵上停留一定時間后再開始下一動作。此時限壓式變量泵1的供油壓力升高，流量減少，直到流量減小到只需滿足變量泵本身和液壓系統(tǒng)的泄漏為止，系統(tǒng)處于需要保壓的流量卸載狀態(tài)。8.1.2

動力滑臺工作原理85、快退

當(dāng)滑臺在死擋鐵上停留一定時間后，時間繼電器發(fā)出使滑臺快退的信號。1YA失電，2YA得電，電液換向閥6處于右位工作。進油路由變量泵1－單向閥2－電液閥6右位－液壓缸右腔；回油路由缸左腔－單向閥10/行程閥11（液壓缸退回到一定行程，行程閥11回到常位后）－電液閥6右位－油箱。由于此時空載，系統(tǒng)壓力很低，變量泵輸出的流量變得很大，滑臺向右快退。6、原位停止

當(dāng)滑臺退到原位時，擋塊壓下原位行程開關(guān)，使電磁鐵1YA、2YA、3YA都失電，電液換向閥6的先導(dǎo)閥和主閥處于中位，滑臺停止運動，變量泵通過閥6的M型中位卸載。為了使卸載狀態(tài)下控制油路保持一定的預(yù)控壓力，變量泵1和電液閥6之間裝有單向閥2，單向閥2的開啟壓力大約0.4MPa。8.1.2

動力滑臺工作原理9表8-1為YT4543液壓動力滑臺的電磁鐵動作順序表動作1Y2Y3YYJ行程閥快進+---導(dǎo)通一工進+---切斷二工進+-+-切斷死擋鐵停留+-++切斷快退-++--斷-通原位停止----導(dǎo)通8.1.3

液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)特點10采用了限壓式變量泵和調(diào)速閥的容積節(jié)流調(diào)速回路，保證了穩(wěn)定的低速運動，有較好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍?；赜吐飞系谋硥洪y使滑臺能承受負值負載。采用了限壓式變量泵和液壓缸的差動連接實現(xiàn)快進，能量利用合理。采用了行程閥和順序閥實現(xiàn)快進和工進的換接，動作可靠，轉(zhuǎn)換位置精度高。采用了換向時間可調(diào)的和M型中位機能的三位五通電液換向閥，可更加靈活控制主油路換向，提高換向平穩(wěn)性，在原位時M型中位機能可卸載，快退時又沒有背壓，都使能量損失減少。8.2

加工中心液壓系統(tǒng)11加工中心是機械、電氣、液壓和氣動技術(shù)一體化的高效自動化機床。它可在一次性裝夾中完成銑、鉆、擴、鏜、锪鉸、螺紋加工、測量等多種工序及輪廓加工。在大多數(shù)加工中心中，液壓傳動主要用于實現(xiàn)下列功能。刀庫、機械手自動進行刀具交換及選刀的動作加工中心主軸箱、刀庫機械手的平衡。加工中心主軸箱的齒輪撥叉這變速。主軸松夾刀動作。交換工作臺的松開、夾緊及其自動保護。絲桿等的液壓過載保護等。8.2.2臥式鏜銑加工中心液壓系統(tǒng)工作原理12圖8-2為臥式鏜銑加工中心液壓系統(tǒng)工作原理圖8.2.2臥式鏜銑加工中心液壓系統(tǒng)工作原理13一、液壓系統(tǒng)泵站啟動時序接通機床電源，啟動電機1，變量葉片泵2轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥3，構(gòu)成容積節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。溢流閥4起安全閥作用，手動閥5起卸載作用。調(diào)節(jié)變量葉片泵2，使其輸出壓力達到7MPa，并把安全閥4調(diào)整8MPa?；赜蜑V油器的過濾精度10um,濾油器兩端壓力差超過0.3MPa時系統(tǒng)報警，此時應(yīng)該更換濾芯。二、液壓平衡位置的調(diào)整加工中心的主軸、垂直拖板、變速箱、主電機等連成一體，由Y軸滾珠絲桿通過伺服電機帶動而上下移動，為了保證零件的加工精度，減少滾珠絲杠的軸向受力，整個垂直運動部分的重量采用平衡法加以處理。平衡回路有多種，本系統(tǒng)采用平衡閥與液壓缸來平衡重量。平衡閥7、安全閥8、手動卸荷閥9、平衡閥10組成平衡裝置，蓄能器11起吸收液壓沖擊作用。調(diào)節(jié)平衡閥7使平衡缸10處于最佳工作狀態(tài)，這可通過測量Y軸伺服電機電流的大小來判斷三、主軸變速

當(dāng)主軸變速箱需要換檔變速時，主軸處于低速轉(zhuǎn)速狀態(tài)。調(diào)節(jié)減壓閥12至所需壓力（由測壓接頭16測得），通過減壓閥12，換向閥13、換向閥14完成高速向低速換檔；直接由系統(tǒng)壓力經(jīng)換向閥13、換向閥14完成低速向高速換檔。換檔液壓缸速度同雙單向節(jié)流閥15調(diào)整。8.2.2臥式鏜銑加工中心液壓系統(tǒng)工作原理14四、換刀時序加工中心在加工零件的過程中，前道工序完成后需換刀，此時主軸應(yīng)該返回機床Y軸、Z軸設(shè)定的換刀點坐標(biāo)，主軸處于準(zhǔn)停狀態(tài)，所需刀具在刀庫上已預(yù)選到位。機械手抓刀刀具松開和定位機械手伸出機械手換刀機械手縮回刀具夾緊和松銷機械手回位8.2.2臥式鏜銑加工中心液壓系統(tǒng)工作原理15五、NC旋轉(zhuǎn)工作臺液壓動作NC工作臺夾緊。零件連續(xù)旋轉(zhuǎn)加工進入固定位置加工時，電磁閥29換至左位，使工作臺夾緊，并由壓力繼電器30發(fā)出夾緊信號。托盤交換。當(dāng)交換工件時，電磁閥31處于右位，定位銷縮回，同時松開托盤，由交換工作臺交換工件，結(jié)束后電磁閥31換位，托盤夾緊，定位銷伸位定位，即可進入加工狀態(tài)。刀庫選刀、裝刀。零件在加工過程中，刀庫需將下道工序所需刀具預(yù)選到位。首先判斷所需刀具所在刀庫位置，確定液壓馬達32旋轉(zhuǎn)方向，使電磁閥33換位，液壓馬達控制單元34控制馬達啟動、中間狀態(tài)、到位旋轉(zhuǎn)速度，刀具到位由旋轉(zhuǎn)編碼器組成的閉環(huán)系統(tǒng)控制發(fā)出信號。液壓缸35用于刀庫裝刀位置上下裝卸刀具。8.2.3臥式鏜銑加工中心液壓系統(tǒng)的特點16（1）采用了限壓式變量泵和單向節(jié)流閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路，保證了較穩(wěn)定的低速運動和較大的調(diào)速范圍。并有溢流閥起安全保護作用，手動二位二通換向閥切換可形成卸載回路。泵出油口并聯(lián)蓄能器，可使系統(tǒng)工作壓力和流量穩(wěn)定?；赜吐飞系谋硥洪y除了防止空氣滲入系統(tǒng)外，還可以工作臺能承受一定的負值負載。（2）由平衡閥、安全閥、手動卸荷閥和平衡缸組成平衡回路，平衡加工中心的整個垂直重量，回路并聯(lián)一個蓄能器可吸收液壓沖擊，這樣只需調(diào)整平衡閥的調(diào)整壓力，就可使平衡缸處于最佳平穩(wěn)狀態(tài)，從而保證零件加工的精度。（3）加工中心要求工作臺、刀庫和搬運機構(gòu)的運動都要有快、慢二檔速度，本液壓系統(tǒng)針對這三種不同的快慢速切換要求，分別設(shè)計了三種快慢速切換回路，從系統(tǒng)原理圖中可知具體液壓元件的組成。（4）加工中心自動化程度很高，對安全措施的要求特別高，本系統(tǒng)為應(yīng)對故障、突然停電和操作不當(dāng)?shù)葷撛趩栴}。在液壓系統(tǒng)設(shè)計時在保證實現(xiàn)功能要求的基礎(chǔ)上，選用更合理的回路和元件，加上多種安全保護裝置，例如為防止刀庫選刀時的定位銷松開伸出和縮回時、刀具松開和夾緊時，實然停電導(dǎo)致刀具甩出，選用更合理的三位四通O型換向閥替代二位四通換向閥；在多處設(shè)置了壓力繼電器，以實現(xiàn)自動停機。8.3裝卸堆碼機液壓系統(tǒng)17裝卸堆碼機是一種倉儲機械，在現(xiàn)代化的倉庫里利用它可以實現(xiàn)紡織品包、油桶、木箱等貨物的裝卸、堆碼的機械化作業(yè)，把裝卸工人從傳統(tǒng)的人背肩扛的繁重勞動中解放出來。堆碼機主要由兩大部分組成，即液壓馬達驅(qū)動的行走底盤部分和一個六自由度的圓柱坐標(biāo)式機械手組成。機械手可以完成升降、俯仰、臂伸縮、回轉(zhuǎn)、手腕偏轉(zhuǎn)和手指夾緊等動作，如圖8-3-1所示為裝卸堆碼機液壓系統(tǒng)圖。該系統(tǒng)由一臺定量泵供油，構(gòu)成一個單泵供油的并聯(lián)開式系統(tǒng)。此外該系統(tǒng)采用蓄電池供電，直流電動機驅(qū)動的工作方式，在倉庫中工作時沒有污染。由于該機采用了液壓驅(qū)動的機械手，所以比常用的叉車更為方便、靈活，堆碼的高度及深度都大大高于叉車。8.3.2裝卸堆碼機液壓系統(tǒng)工作原理18下圖為裝卸堆碼機液壓系統(tǒng)工作原理圖8.3.2裝卸堆碼機液壓系統(tǒng)工作原理191.底盤行走

直流電動機帶動液壓泵轉(zhuǎn)動，當(dāng)控制腳踏換向閥5左位接入系統(tǒng)時，底盤行走液壓馬達開始工作驅(qū)動底盤行走，其供油流動情況為：進油路：泵3→閥6→腳踏換向閥5（左腔）→液壓馬達18左腔；回油路：液壓馬達18右腔→腳踏換向閥5（左腔）→濾油器11→油箱。

單向閥17和安全閥15用以防止液壓馬達超載；在底盤行走困難時，可按增力按鈕，使二位二通閥9工作，使溢流閥8的遠控口堵死，由閥8調(diào)壓，使系統(tǒng)壓力升高，使行走機構(gòu)行走順利。底盤后退時的情況可類推，即使腳踏換向閥5右位接入系統(tǒng)。2.立柱升降

液壓馬達驅(qū)動行走機構(gòu)運行到預(yù)定位置，閥5復(fù)位，此時操縱多路換向閥12中閥c的手動操縱桿，使閥c的左位接入系統(tǒng)，此時油液的流動情況為：進油路：泵3→閥6→閥12中c（左位）→閥31→閥30→伸縮缸下腔；回油路：伸縮缸上腔→閥12中c（左位）→濾油器11→油箱。

立柱升降采用了伸縮式液壓缸