机床动力滑台液压系统设计讲课教案文档格式.docx
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组合机床通用部件进给运动
第二部分前言
液压系统是组合机床及其自动线的重要组成部分。
液压系统与机械、电气相配合，实现机床或自动线的自动工作循环。
液压系统设计得是否合理，直接影响和自动线的工作性能。
因此，对组合机床及其自动线的液压系统的设计方法和原则加以探讨是很必要的。
当然，液压系统的性能的优劣，不仅与液压系统有关，而且与所采用的液压元件有密切的关系。
第三部分报告正文
1、YT4543型动力滑台液压系统
1.功能
（1）能在变负载或断续负载的条件下工作，能保证动力滑台的进给速度，特别是最小进给速度稳定。
进给范围要求为0.006~0.66m/min。
（2）能承受规定的最大负载，并具有较大的“工进”调速范围，以适应不同工序的工艺需要。
例如，钻孔时轴向进给力和进给量都较大，而精镗时进给力和进给量都很小。
为此，像YT4543型那样的液压滑台的最大进给力规定为45000N，而调速范围Re>
100。
（3）能实现快速前进和快速退回，（YT4543型液压动力滑台的快速运动速度为7.3m/min）。
（4）合理利用能量，提高系统效率，减少发热，合理解决工进速度和快动速度差值间的矛盾。
动力滑台的液压系统，在电气和机械装置的配合下，可以根据不同的加工要求，实现图1所示的各种工作循环。
图1液压动力滑台的工作循环图
2.工作原理
由图可见，这个系统采用限压式变量泵供油，用电液换向阀换向，用行程阀实现快进和工进的变换，用电磁阀实现两个工作进给间的变换。
图2YT4543型组合机床动力滑台液压系统原理图
1-滤油器;
2-变量泵;
3、9、16-单向阀，4、8、10、1l、18、20-管路;
15-电液动换向阀;
6-背压阀;
7-远控顺序阀;
12、13-节流阀;
14-电磁阀;
15-压力继电器;
l7-行程阀;
19-液压缸
（1）快进（差动连接）
按下启动按钮，三位五通电液动换向阀5的先导电磁换向阀1YA得电，使之阀芯右移，左位进入工作状态，这时的主油路是：
进油路：
滤油器1→变量泵2→单向阀3→管路4→电液换向阀5的P口到A口→管路10、11→行程阀17→管路18→液压缸19左腔。
回油路：
缸19右腔→管路20→电液动换向阀5的B口到T口→油路8→单向阀9→油路11→行程阀17→管路18→缸19左腔。
这时形成差动连接回路。
因为快进时，滑台的载荷较小，同时进油可以经阀17直通油缸左腔，系统中压力较低，所以变量泵2输出流量大，动力滑台快速前进，实现快进。
（2）第一次工进
在快进行程结束时，滑台上的挡铁压下行程阀17，行程阀上位工作，使油路11和18断开。
电磁铁1YA继续通电，电液动换向阀5左位仍在工作，电磁换向阀14的电磁铁处于断电状态。
进油路必须经调速阀12进入液压缸左腔，与此同时，系统压力升高，将液控顺序阀7打开，并关闭单向阀9，使液压缸实现差动连接的油路切断。
回油经顺序阀7和背压阀6回到油箱。
这时的主油路是：
滤油器1→变量泵2→单向阀3→电液动换向阀5的P口到A口→油路10→调速阀12→二位二通电磁换向阀14→油路18→液压缸19左腔。
缸19右腔→油路20→电液动换向阀5的B口到T口→管路8→顺序阀7→背压阀6→油箱。
因工作进给时油压升高，则变量泵2的流量自动减小，动力滑台向前做第一次工作进给，进给量的大小可以用调速阀12调节。
（3）第二次工进
在第一次工作进给结束时，滑台上的挡铁压下行程开关，使电磁阀14的电磁铁3YA得电，阀14右位接入工作，切断了该阀所在的油路，经调速阀12的油液必须经过调速阀13进入液压缸的右腔，其它油路不变。
由于调速阀13的开口量小于阀12，进给速度降低，进给量的大小可由调速阀13来调节。
（4）死挡铁停留
当动力滑台第二次工作进给终了碰上死挡铁后，液压缸停止不动，系统的压力进一步升高，达到压力继电器15的调定值时，经过时间继电器的延时，再发出电信号，使动力滑台退回。
在时间继电器延时动作前，滑台停留在死挡铁限定的位置上。
（5）快退
时间继电器发出电信号后，2YA得电，1YA失电，3YA断电，电液动换向阀5右位工作，这时的主油路是：
滤油器1→变量泵2→单向阀3→油路4→换向阀5的P口到B口→油路20→缸19的右腔。
缸19的左腔→油路18→单向阀16→油路11→电液动换向阀5的A口到T口→油箱。
这时系统的压力较低，变量泵2输出流量大，动力滑台快速退回。
由于活塞杆的面积大约为活塞的一半，所以动力滑台快进、快退的速度大致相等。
（6）原位停止
当动力滑台退回到原始位置时，挡块压下行程开关，这时电磁铁1YA、2YA、3YA都失电，电液动换向阀5处于中位，动力滑台停止运动，变量泵2输出油液的压力升高，使泵的流量自动减至最小。
表1是这个液压系统的电磁铁和行程阀的动作表。
1YA
2YA
3YA
17
快进
+
-
一工进
二工进
死挡铁停留
快退
原位停止
表1YT4543型组合机床动力滑台液压系统电磁铁和行程阀动作表
3.性能分析
YT4543型液压动力滑台的液压系统主要由下列一些回路组成：
“限压式变量叶片泵－调速阀－背压阀”式调速回路，差动连接式快速运动回路，电液换向阀式换向回路，行程阀和电磁阀式速度换接回路，三位换向阀式换向回路。
系统的性能主要是由这些基本回路决定的，具体特点如下：
（1）“限压式变量泵－调速阀－背压阀”式调速回路能保证稳定的低速运动，较好的速度刚性和较大的调速范围。
YT4543型液压动力滑台的最小进给速度较低（6.6mm/min），进给调速范围较大（约100），单纯容积调速回路由于存在泄漏，低速运动时稳定性较差，而且普通变量泵调速范围也不够宽；
调速阀式节流调速回路虽然速度刚性较好，调速范围也能满足要求，但由于有溢流损失，功率损耗很大（低速进给和死挡块停留时尤其严重），发热也大。
由此可见，这里采用“限压式变量泵－调速阀”式容积节流调速回路是比较合理的。
进给时，在回油路上增加了一个背压阀，这样做一方面是为了改善速度稳定性（避免空气渗入系统，提高传动刚度），另一方面是为了使滑台能承受一定的与运动方向一致的切削力。
因而这个调速回路中增加一个背压阀亦是十分必要的。
此外，滑台液压系统采用进口节流式的调速还有以下一些优点：
（a）起动时、快进转工进时前冲量都较小；
（b）死挡块停留时便于利用压力继电器发出信号；
（c）在液压缸中不致出现过大的压力（在出口节流系统中，当油腔面积比A1/A2=2，且负载和速度同向时，液压缸回油腔中压力会比泵的供油压力大一二倍）。
（2）限压式变量泵加上差动连接式快动回路使能量利用经济合理。
YT4543型液压动力滑台快速运动速度约为最大工进速度的10倍，这里如只采用差动连接式快动回路，或流量能自动匹配的变量泵式供油回路，问题不能得到解决。
限压式变量泵供油回路在快动时能输出最大流量，工进时只输出与液压缸需要相适应的流量，在死挡块停留时只输出补偿系统泄漏所需的流量，没有溢流损失，故能量损耗小。
这个系统在滑台停止时由于变量泵要输出一些流量来补偿泄漏，仍须损耗一部分功率，因此采用了换向阀式低压卸荷回路来减少这种损耗。
（3）采用行程阀与远控顺序阀实现快进转工进的换接，不仅能简化机床电路，而且动作可靠，转换精度也比电气控制式的高。
至于一次工作进给与二次工作进给之间的转换，则由于工进速度都较低，通过调速阀6的流量很小，转换过程中调速阀7动作滞后和滑台惯性等的影响都很小，采用电磁阀式换接完全能保证所需的转换精度。
采用了由限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速回路。
它既满足系统调速范围大，低速稳定性好的要求，又提高了系统的效率。
2、用旁路调速机床动力滑台液压系统
1.工作原理
由图可见，这个系统采用限压式变量泵供油，用电磁换向阀换向，用调速阀实现快进和工进的变换，用电磁阀实现两个工作进给间的变换。
图2用旁路调速机床动力滑台液压系统原理图
1--变量泵；
2，4--电磁换向阀;
3--液压缸；
5，6--调速阀
（1）快进
泵1--三位四通换向阀2左腔--液压缸3左腔
液压缸3右腔--三位四通换向阀2左腔--油箱
（2）一次工进
泵1--三位四通换向阀3左腔--阀5--油箱
（3）二次工进
泵1--三位四通换向阀3右腔--阀6--油箱
（4）快退
泵1--三位四通换向阀2右腔--液压缸3右腔
液压缸3左腔--三位四通换向阀2右腔--油箱
4YA
一次工进
二次工进
表2用旁路调速机床动力滑台液压系统电磁铁和行程阀动作表
3、二次进给进油路上并联俩个调速阀的组合机床液压系统
当被加工工件在需要加工孔的同时，又要刮端面或倒角时，组合机床的进给液压系统需要二次工作进给（一般第一次进给量比第二次进给量大）。
图3是在进油路上并联两个调速阀实现速度换接的回路，这种速度换接回路一般用在需要二次工作进给的组合机床液压系统中。
例如淬火机械手的调速回路中。
图3二次进给进口调速换接回路
1-滤油器；
2-单向变量油泵；
3-溢流阀；
4-三位五通电磁换向阀；
5-二位二通电磁换向阀；
6-定杆式液压缸；
7、9-调速阀；
8-二位五通电磁换向阀
液压泵2--换向阀4右位--换向阀5左位--液压缸6左腔
液压缸6右腔--换向阀4--油箱
液压泵2--换向阀4--调速阀7--换向阀8--液压缸6左腔
液压缸6右腔--换向阀4--油箱调速阀9--油箱
（3）二次工进
液压泵2--换向阀4--调速阀9--换向阀8--液压缸6左腔
液压缸6右腔--换向阀4--油箱调速阀7--油箱
液压泵2--换向阀4左位--液压缸6右腔
液压缸6左腔--换向阀5左位--换向阀4左位--油箱
表3二次进给进油路上并联俩个调速阀机床动力滑台液压系统电磁铁和行程阀动作表
4、二次进给回油路上串联调速阀的组合机床液压系统
图4所示为回油路上串联调速阀的速度换接回路。
一般用于自动淬火机床的液压系统及双轴液压自动成型车床的滑台液压回路中。
需要注意的是：
调速阀5的节流口要小于调速阀4的节流口才能实现第二次进给的运动速度小于第一次进给的运动速度。
图4二次进给调速阀串联换接回路
1-定量油泵；
2-电磁换向阀；
3-定杆式液压缸；
4、5-调速阀；
6、7、9-二位二通电磁换向阀；
8-溢流阀
液压泵1--换向阀2左位--液压缸3左腔
液压缸3右腔--换向阀6右位--换向阀7右位--换向阀2--油箱
液压缸3右腔--调速阀4--换向阀7--换向阀2--油箱
液压缸3右腔--调速阀4--调速阀5--换向阀2--油箱
液压泵1--换向阀6右位--换向阀7右位--液压缸3右腔
液压缸3左腔--换向阀2右位--油箱
5YA
+
-
卸荷
表4二次进给回油路上串联调速阀机床动力滑台液压系统电磁铁和行程阀动作表
第四部分成员贡献及心得感受
一、成员贡献：
在组长的明确分工下,组员周健负责收集资料以及WORD制作，组员岳占胜负责收集资料PPT制作，组长周洲负责新方案设计。
二、感想：
在组长的带领下，我们团结一致，通力合作，虽然对液压系统还不是非常了解，但是经过自学与请教老师同学，最终还是克服重重困难，完成了该三级项目。
通过这次项目，我们不仅收获了知识，巩固了基础，还获得了设计机床滑动平台的些许经验，对我们今后的学习与工作有很好的帮助。
第五部分参考文献
[1]傅水根，《机械制造工艺基础》（第2版），清华大学出版社
[2]严绍华，《材料成形工艺基础》（第2版），清华大学出版社
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