組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)
一、概述
組合機(jī)床(圖A)是一種高效率的機(jī)械加工專用機(jī)床,這種機(jī)床既可以單機(jī)使用,也可以多機(jī)配套組成加工自動(dòng)線。它由一些通用部件(如動(dòng)力頭、滑臺(tái)、床身、立柱、底座、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)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(jié)構(gòu)形式。其加工范圍較寬,能完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、銑、攻螺紋等工序和工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位、定位、夾緊和輸送等輔助動(dòng)作,自動(dòng)化程度較高。在機(jī)械制造業(yè)的成批和大量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。
液壓動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床上用來完成直線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件,在它上面安裝上動(dòng)力頭時(shí),可完成刀具切削工件時(shí)的進(jìn)給(工進(jìn))運(yùn)動(dòng)、刀具接近工件和離開工件的快進(jìn)與快退運(yùn)動(dòng)。組合機(jī)床液壓動(dòng)力滑臺(tái)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(dòng)力滑臺(tái)工作臺(tái)面的尺寸為450mm×800mm,進(jìn)給速度范圍為6.6~600m/min,最大快進(jìn)速度為7.3m/min,最大進(jìn)給力為45kN。下面介紹這種動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)。
二、YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)的液壓系統(tǒng)工作原理
圖B所示為YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)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(shí)現(xiàn)快慢速度的轉(zhuǎn)換,用電磁閥實(shí)現(xiàn)兩種工進(jìn)速度的轉(zhuǎn)換,用調(diào)速閥使進(jìn)給速度穩(wěn)定。該系統(tǒng)在機(jī)械和電氣的配合下,可實(shí)現(xiàn)多種自動(dòng)工作循環(huán),通常實(shí)現(xiàn)的工作循環(huán)是;快進(jìn)→第一次工作進(jìn)給(一工進(jìn))→第二次工作進(jìn)給(二工進(jìn))→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(jìn)
按下啟動(dòng)按鈕,電磁鐵IYA通電,先導(dǎo)閥7(電磁換向閥)左位接入系統(tǒng),液控?fù)Q向閥6左位機(jī)能起作用,將主油路溝通。此時(shí)動(dòng)力滑臺(tái)空載,系統(tǒng)壓力低,順序閥4處于關(guān)閉狀態(tài),液壓缸14差動(dòng)連接,且變量泵1輸出最大流量,故液壓缸快進(jìn)。
主油路的油液流動(dòng)路線為:
進(jìn)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(jìn)
當(dāng)滑臺(tái)快進(jìn)到預(yù)定位置時(shí),滑臺(tái)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?fù)Q向閥6仍以左位接入系統(tǒng)。這時(shí)液壓油只能經(jīng)調(diào)速閥8和電磁閥12進(jìn)入液壓缸14的左腔。由于工進(jìn)時(shí)負(fù)載增加,系統(tǒng)壓力升高,順序閥4此時(shí)打開,單向閥5在兩端壓差作用下關(guān)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(tái)轉(zhuǎn)為一工進(jìn)。此時(shí)工作速度由調(diào)速閥8調(diào)定,而變量泵1則因壓力升高而自動(dòng)減少流量輸出,并使輸出流量與調(diào)速閥8所調(diào)整的流量相適應(yīng),這時(shí)主油路的油流路線為:
進(jìn)油路:變量泵1→單向閥2→液控?fù)Q向閥6(左位)→調(diào)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?fù)Q向閥6(左位)→順序閥4→背壓閥3→油箱
3.二工進(jìn)
當(dāng)滑臺(tái)以一工進(jìn)的速度前進(jìn)到預(yù)定位置時(shí),行程擋塊壓下行程開關(guān)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(diào)速閥8流出的油液改道經(jīng)調(diào)速閥9進(jìn)入液壓缸左腔,液壓缸右腔的回油路線和一工進(jìn)相同。由于調(diào)速閥9的開口量調(diào)得比調(diào)速閥8小,故此時(shí)速度由調(diào)速閥9調(diào)定。這樣就實(shí)現(xiàn)了滑臺(tái)的一工進(jìn)與二工進(jìn)兩種工作速度間的換接,這時(shí)主油路的油流路線為:
進(jìn)油路:變量泵1→單向閥2→液控?fù)Q向閥6(左位)→調(diào)速閥8→調(diào)速閥9→液壓缸14左腔
回油路:液壓缸14右腔→液控?fù)Q向閥6(左位) →順序閥4→背壓閥3→油箱
4.死擋鐵停留
當(dāng)滑臺(tái)以二工進(jìn)速度前進(jìn)到預(yù)定位置后,碰上死擋鐵,滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng),即實(shí)現(xiàn)死擋鐵停留?;_(tái)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(shí),“清根”和不留下刀痕。此時(shí),由于滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)(相當(dāng)于負(fù)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(bǔ)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(shí)間由時(shí)間繼電器調(diào)定。
5.快速退回
滑臺(tái)碰上死擋鐵后,停止運(yùn)動(dòng),系統(tǒng)壓力不斷上升,當(dāng)壓力達(dá)到壓力繼電器13的調(diào)定數(shù)值時(shí),它發(fā)出信號(hào),使先導(dǎo)閥7的電磁鐵IYA斷電、2YA通電,液控?fù)Q向閥6的右端接通控制油路,液控?fù)Q向閥6的右位機(jī)能起作用。因?yàn)榇藭r(shí)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(tái)快速退回。這時(shí)主油路的油流路線為:
進(jìn)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(dāng)滑臺(tái)快退到原位時(shí),行程擋鐵壓下終點(diǎn)行程開關(guān),發(fā)出信號(hào),使所有電磁鐵都斷電,液控?fù)Q向閥6和先導(dǎo)閥7都處于中位,液壓缸14兩腔油路封閉,滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng),變量泵1通過液控?fù)Q向閥6中位卸荷。這時(shí)主油路的油流路線為:
變量泵1→單向閥2→液控?fù)Q向閥6(中位)→油箱
表A為該系統(tǒng)電磁鐵、行程閥的動(dòng)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(fù)位。
電磁鐵和行程動(dòng)作順序
動(dòng)作名稱 |
電磁鐵 |
行程閥11 |
||
1YA |
2YA |
3YA |
||
快進(jìn)(差動(dòng)) |
+ |
- |
- |
- |
一工進(jìn) |
+ |
- |
- |
+ |
二工進(jìn) |
+ |
- |
+ |
+ |
死檔鐵停留 |
+ |
- |
+ |
+ |
快退 |
- |
+ |
± |
± |
原位停止 |
- |
- |
- |
- |
由上述分析可知,YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)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(diào)速閥、背壓閥組成的容積節(jié)流(進(jìn)口)調(diào)速回路;
②采用差動(dòng)連接的快速運(yùn)動(dòng)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(jī)能三位換向閥的卸荷回路。
系統(tǒng)中的單向閥2除有保護(hù)液壓泵免受液壓沖擊的作用外,主要是在系統(tǒng)卸荷時(shí)使電液換向閥的先導(dǎo)控制油路有一定的控制壓力,確保實(shí)現(xiàn)換向動(dòng)作;單向閥5的作用是在工進(jìn)時(shí)隔離進(jìn)油路和回油路。
三、YT4543型液壓動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)
①系統(tǒng)采用了“限壓式變量葉片泵十調(diào)速閥十背壓閥”式的容積節(jié)流(進(jìn)口)調(diào)速回路。用變量泵供油可使空載時(shí)獲得快速(泵的流量大),工進(jìn)時(shí),負(fù)載增加,泵的流量會(huì)自動(dòng)減小,且無溢流損失,因而功率的利用合理。用調(diào)速閥調(diào)速可保證工作進(jìn)給時(shí)獲得穩(wěn)定的低速(最小可達(dá)6.6mm/min),有較好的速度剛性。調(diào)速閥設(shè)在進(jìn)油路上,便于利用壓力繼電器發(fā)信號(hào)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作順序的自動(dòng)控制。同時(shí)其調(diào)速范圍較大(最高速與最低速之比可達(dá)100左右)?;赜吐飞霞颖硥洪y能防止負(fù)載突然減小時(shí)產(chǎn)生的前沖現(xiàn)象,并能使工進(jìn)速度平穩(wěn)。
②系統(tǒng)采用了限壓式變量泵和液壓缸差動(dòng)連接兩項(xiàng)措施來實(shí)現(xiàn)快進(jìn),可獲得較大的快進(jìn)速度,且能量利用也比較合理?;_(tái)停止運(yùn)動(dòng)時(shí),采用單向閥和M型中位機(jī)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(dòng)。
③采用行程閥和順序閥實(shí)現(xiàn)快進(jìn)與工進(jìn)換接,不僅簡化了油路,而且使動(dòng)作可靠,換接精度高。兩次工進(jìn)速度的換接,由于速度比較低,采用了由電磁閥切換的調(diào)速閥串聯(lián)的回路,既保證了必要的轉(zhuǎn)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(zhǔn)確,重復(fù)精度高。
④系統(tǒng)采用了換向時(shí)間可調(diào)的電液換向閥來切換油路,使滑臺(tái)的換向更加平穩(wěn),沖擊和噪聲小。同時(shí),電液換向閥的五通結(jié)構(gòu)使滑臺(tái)進(jìn)和退時(shí)分別從兩條油路回油,這樣滑臺(tái)快退時(shí)系統(tǒng)沒有背壓,也減少了壓力損失。