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,用行程閥實現快慢速度的轉換,用電磁閥實現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,可實現多種自動工作循環(huán),通常實現的工作循環(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,即實現死擋鐵停留?;_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
動作名稱 |
電磁鐵 |
行程閥11 |
||
1YA |
2YA |
3YA |
||
快進(差動) |
+ |
- |
- |
- |
一工進 |
+ |
- |
- |
+ |
二工進 |
+ |
- |
+ |
+ |
死檔鐵停留 |
+ |
- |
+ |
+ |
快退 |
- |
+ |
± |
± |
原位停止 |
- |
- |
- |
- |
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快進,可獲得較大的快進速度,且能量利用也比較合理?;_停止運動時,采用單向閥和M型中位機能的換向閥串聯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。