組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)

 

    一、概述

組合機床（圖A）是一種高效率的機械加工專用機床，這種機床既可以單機使用，也可以多機配套組成加工自動線。它由一些通用部件（如動力頭、滑臺、床身、立柱、底座、回轉工作臺等）和少量的專用部件（如主軸箱、夾具等）組成，有臥式、立式等多種結構形式。其加工范圍較寬，能完成鉆、擴、鉸、鏜、銑、攻螺紋等工序和工作臺的轉位、定位、夾緊和輸送等輔助動作，自動化程度較高。在機械制造業(yè)的成批和大量生產中得到了廣泛的應用。

    液壓動力滑臺是組合機床上用來完成直線運動的動力部件，在它上面安裝上動力頭時，可完成刀具切削工件時的進給（工進）運動、刀具接近工件和離開工件的快進與快退運動。組合機床液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)是一種以速度變換為主、最高工作壓力不超過6.3MPa的中壓系統(tǒng)。

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

    二、YT4543型液壓動力滑臺的液壓系統(tǒng)工作原理

    圖B所示為YT4543型液壓動力滑臺的液壓系統(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，用行程閥實現(xiàn)快慢速度的轉換，用電磁閥實現(xiàn)兩種工進速度的轉換，用調速閥使進給速度穩(wěn)定。該系統(tǒng)在機械和電氣的配合下，可實現(xiàn)多種自動工作循環(huán)，通常實現(xiàn)的工作循環(huán)是；快進→第一次工作進給（一工進）→第二次工作進給（二工進）→死擋鐵停留→快速退回→原位停止。下面就以它為例來說明液壓系統(tǒng)的工作原理。

    1.快進

    按下啟動按鈕，電磁鐵IYA通電，先導閥7（電磁換向閥）左位接入系統(tǒng)，液控換向閥6左位機能起作用，將主油路溝通。此時動力滑臺空載，系統(tǒng)壓力低，順序閥4處于關閉狀態(tài)，液壓缸14差動連接，且變量泵1輸出最大流量，故液壓缸快進。

    主油路的油液流動路線為：

    進油路：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

    當滑臺快進到預定位置時，滑臺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，液控換向閥6仍以左位接入系統(tǒng)。這時液壓油只能經(jīng)調速閥8和電磁閥12進入液壓缸14的左腔。由于工進時負載增加，系統(tǒng)壓力升高，順序閥4此時打開，單向閥5在兩端壓差作用下關閉。液壓缸14右腔的回油最終經(jīng)背壓閥3流回油箱，這樣就使滑臺轉為一工進。此時工作速度由調速閥8調定，而變量泵1則因壓力升高而自動減少流量輸出，并使輸出流量與調速閥8所調整的流量相適應，這時主油路的油流路線為：

    進油路：變量泵1→單向閥2→液控換向閥6（左位）→調速閥8→電磁閥12（右位）→液壓缸14左腔

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

    3.二工進

    當滑臺以一工進的速度前進到預定位置時，行程擋塊壓下行程開關17，使電磁鐵3YA通電，-則經(jīng)電磁閥12的通道被切斷。于是從調速閥8流出的油液改道經(jīng)調速閥9進入液壓缸左腔，液壓缸右腔的回油路線和一工進相同。由于調速閥9的開口量調得比調速閥8小，故此時速度由調速閥9調定。這樣就實現(xiàn)了滑臺的一工進與二工進兩種工作速度間的換接，這時主油路的油流路線為：

    進油路：變量泵1→單向閥2→液控換向閥6（左位）→調速閥8→調速閥9→液壓缸14左腔

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

    4.死擋鐵停留

    當滑臺以二工進速度前進到預定位置后，碰上死擋鐵，滑臺停止運動，即實現(xiàn)死擋鐵停留。滑臺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，“清根”和不留下刀痕。此時，由于滑臺停止運動（相當于負載無窮大），泵的供油壓力升高到最大值，而流量卻減少到只能補償泵和系統(tǒng)的泄漏，即泵處于保壓卸荷（流量卸荷）狀態(tài)。停留時間由時間繼電器調定。

    5.快速退回

    滑臺碰上死擋鐵后，停止運動，系統(tǒng)壓力不斷上升，當壓力達到壓力繼電器13的調定數(shù)值時，它發(fā)出信號，使先導閥7的電磁鐵IYA斷電、2YA通電，液控換向閥6的右端接通控制油路，液控換向閥6的右位機能起作用。因為此時為空載，回油也沒有背壓，故系統(tǒng)壓力很低，變量泵1輸出流量最大，滑臺快速退回。這時主油路的油流路線為：

    進油路：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

    當滑臺快退到原位時，行程擋鐵壓下終點行程開關，發(fā)出信號，使所有電磁鐵都斷電，液控換向閥6和先導閥7都處于中位，液壓缸14兩腔油路封閉，滑臺停止運動，變量泵1通過液控換向閥6中位卸荷。這時主油路的油流路線為：

    變量泵1→單向閥2→液控換向閥6（中位）→油箱

表A為該系統(tǒng)電磁鐵、行程閥的動作順序。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位。

電磁鐵和行程動作順序

 

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

    ①采用限壓式變量葉片泵、調速閥、背壓閥組成的容積節(jié)流（進口）調速回路；

    ②采用差動連接的快速運動回路；

    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型中位機能三位換向閥的卸荷回路。

    系統(tǒng)中的單向閥2除有保護液壓泵免受液壓沖擊的作用外，主要是在系統(tǒng)卸荷時使電液換向閥的先導控制油路有一定的控制壓力，確保實現(xiàn)換向動作；單向閥5的作用是在工進時隔離進油路和回油路。

    三、YT4543型液壓動力滑臺液壓系統(tǒng)的特點

    ①系統(tǒng)采用了“限壓式變量葉片泵十調速閥十背壓閥”式的容積節(jié)流（進口）調速回路。用變量泵供油可使空載時獲得快速（泵的流量大），工進時，負載增加，泵的流量會自動減小，且無溢流損失，因而功率的利用合理。用調速閥調速可保證工作進給時獲得穩(wěn)定的低速(最小可達6.6mm/min)，有較好的速度剛性。調速閥設在進油路上，便于利用壓力繼電器發(fā)信號實現(xiàn)動作順序的自動控制。同時其調速范圍較大（最高速與最低速之比可達100左右）。回油路上加背壓閥能防止負載突然減小時產生的前沖現(xiàn)象，并能使工進速度平穩(wěn)。

    ②系統(tǒng)采用了限壓式變量泵和液壓缸差動連接兩項措施來實現(xiàn)快進，可獲得較大的快進速度，且能量利用也比較合理。滑臺停止運動時，采用單向閥和M型中位機能的換向閥串聯(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。

    ③采用行程閥和順序閥實現(xiàn)快進與工進換接，不僅簡化了油路，而且使動作可靠，換接精度高。兩次工進速度的換接，由于速度比較低，采用了由電磁閥切換的調速閥串聯(lián)的回路，既保證了必要的轉換精度，又使油路的布局比較簡單、靈活。采用死擋塊作限位裝置，定位準確，重復精度高。

    ④系統(tǒng)采用了換向時間可調的電液換向閥來切換油路，使滑臺的換向更加平穩(wěn)，沖擊和噪聲小。同時，電液換向閥的五通結構使滑臺進和退時分別從兩條油路回油，這樣滑臺快退時系統(tǒng)沒有背壓，也減少了壓力損失。