数控机床液压传动系统.docx

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数控机床液压传动系统

液压传动系统三级项目

——机床液压传动系统

学院：

班级：

成员：

指导教师：

日期：

2012年6月22日

一、液压传动系统概述

液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。

液压传动技术广泛应用于现代机床生产中，我们以数控车床为例，介绍液压传动系统在机床中的应用。

现代数控机床在实现整机的全自动化控制中，除数控系统外，还需要配备液压传动装置来辅助实现整机的自动运行功能。

液压传动装置由于使用工作压力高的油性介质，因此机构输出力大，机械机构紧凑，动作平稳可靠，易于调节，噪声较小。

液压传动系统在数控机床中具有如下辅助功能：

（1）自动换刀所需的动作。

如机械手的伸、缩、回转和摆动及刀具的松开和夹紧动作。

（2）机床运动部件的运动、制动和离合器的控制、齿轮拨叉挂档等。

二、设计机床液压传动系统的依据

（1）机床的总体布局和工艺要求，包括采用液压传动所完成的机床运动种类、机械设计时提出可能用的液压执行元件的种类和型号、执行元件的位置及其空间的尺寸范围、要求的自动化程度等。

（2）机床的工作循环、执行机构的运动方式（移动、转动或摆动），以及完成的工作范围。

（3）液压执行元件的运动速度、调速范围、工作行程、载荷性质和变化范围。

（4）机床各部件的动作顺序和互锁要求，以及各部件的工作环境与占地面积等。

（5）液压系统的工作性能，如工作平稳性、可靠性、换向精度、停留时间和冲出量等方面的要求。

（6）其它要求，如污染、腐蚀性、易燃性以及液压装置的质量、外形尺寸和经济性等。

三、设计液压传动系统的步骤

1、明确对液压传动系统的工作要求，是设计液压传动系统的依据，由使用部门以技术任务书的形式提出。

2、拟定液压传动系统图。

（1）根据工作部件的运动形式，合理地选择液压执行元件；

（2）根据工作部件的性能要求和动作顺序，列出可能实现的各种基本回路。

此时应注意选择合适的调速方案、速度换接方案，确定安全措施和卸荷措施，保证自动工作循环的完成和顺序动作和可靠。

液压传动方案拟定后，应按国家标准规定的图形符号绘制正式原理图。

图中应标注出各液压元件的型号规格，还应有执行元件的动作循环图和电气元件的动作循环表，同时要列出标准（或通用）元件及辅助元件一览表。

3、绘制液压系统工作图，编制技术文件。

四、设计液压传动系统时应注意问题

1、在组合基本回路时，要注意防止回路间相互干扰，保证正常的工作循环。

2、提高系统的工作效率，防止系统过热。

例如功率小，可用节流调速系统；功率大，最好用容积调速系统；经常停车制动，应使泵能够及时地卸荷；在每一工作循环中耗油率差别很大的系统，应考虑用蓄能器或压力补偿变量泵等效率高的回路。

3、防止液压冲击，对于高压大流量的系统，应考虑用液压换向阀代替电磁换向阀，减慢换向速度；采用蓄能器或增设缓冲回路，消除液压冲击。

4、系统在满足工作循环和生产率的前提下，应力求简单，系统越复杂，产生故障的机会就越多。

系统要安全可靠，对于做垂直运动提升重物的执行元件应设有平衡回路；对有严格顺序动作要求的执行元件应采用行程控制的顺序动作回路。

此外，还应具有互锁装置和一些安全措施。

5、尽量做到标准化、系列化设计，减少专用件设计。

五、数控车床液压系统的原理图

图2-1为数控车床液压系统原理总图。

该机床液压系统由五条液压支路组成，分别是卡盘夹紧支路、刀架转位支路、回转刀架的松夹支路、主轴变速支路和尾座套筒移动支路。

图2-1数控车床液压系统原理图

（1）卡盘夹紧支路

卡盘夹紧支路如图2-2。

图2-2卡盘夹紧支路

工件的夹紧、松开:

数控车床因其工件在高速旋转中进行切削加工,故对工件的可靠夹紧有其特殊的要求,并要保证在特殊情况下如:

机床切削过程中出现故障、突然停电等情况下,工件被可靠夹持。

因此对其工件夹紧液压装置在安全可靠性方面需有多重保护装置。

工件的夹持通常通过液压旋转油缸提供。

轴向推拉力经拉杆连接到动力卡盘上,并经斜楔机构等将轴向力放大成夹紧工件的径向夹紧力。

详见示意图2-3。

图2-3工件的夹紧

工作过程:

数控车床切削工件通过动力卡盘夹紧,在高速液压旋转油缸规格确定后,其夹紧方式为：

1Y得电时活塞伸出夹紧工件，夹紧力可通过进油口的先导式减压阀调定；2Y得电时活塞缩回松开工件；当夹紧力达到调定值时，换向阀断电，阀芯处于中位，并通过进出油口的液压锁将活塞锁住，确保工件在合适的夹紧力下被加工，液压锁同时确保意外故障等情况下油缸两腔油被困,使工件不松脱,起安全保障作用。

（2）回转刀架的松夹及正反转

回转刀架换刀时，首先是刀架松开，然转到指定的刀位，最后刀盘夹紧，如图2-4

图2-4回转刀架

刀盘的夹紧与松开，由一个Y型机能的三位四通电磁换向阀2控制，换向阀与液控单向阀及调速阀组成自锁回路，4YA通电时刀盘松开，当3YA通电时刀盘夹紧，自锁回路可以实现刀盘夹紧后的锁紧，消除了加工过程中刀架突然松开引起的事故隐患。

刀盘的旋转有正转和反转两个方向，采用液压马达实现刀盘换位是数控车床刀盘换位中常见的方式之一，三位四通手动换向阀3控制刀盘的正转反转，调速阀11通过换向阀3的左右换位来控制刀盘旋转时快速和慢速，以节省换位时间并确保到位时的减速，保证换位的正确性和定位精度。

工作过程：

当4YA通电时，阀2右位工作，刀盘松开；当5YA通电、6YA断电时，刀架正转；当5YA断电，6YA通电时，刀架反转；当3YA断电时，阀2左位工作，刀架夹紧。

（3）主轴变速支路

主轴变速支路由三位四通电磁换向阀4及两位三通电磁换向阀5组成一个差动回路，如图2-5。

节流阀开度一定时，当7YA通电，9YA断电时，主轴为正常运动速度；当7YA、9YA同时通电时，液压缸两腔同时进油，由于两腔中液压油作用面积不同，实现差动。

调节节流阀的开度，可以实现主轴在高、低速区不同的转动。

图2-5主轴变速支路

（4）尾座套筒移动支路

尾架套筒的前端用于安装活动顶针，活动顶针在加工时，用于长轴类零件的辅助支撑，支路如图2-6。

图2-6尾座套筒伸缩支路

尾座套筒的伸出与退回由一个三位四通电磁换向阀6控制。

当10YA通电，11YA断电时，系统压力油经减压阀17→阀6（左位）→液压缸无杆腔，套筒伸出，使顶针顶紧于工件上；电磁换向阀6通过电气控制实现左右位的互锁，尾架套筒能够保持所在位置，使顶针在工件加工时能够处于稳定的位置上，且套筒伸出时的工作预紧力大小通过减压阀17来调整，并由压力表16显示，伸出速度由调速阀12控制；当10YA断电，11YA通电时，套筒退回。

六、电气回路

互锁回路

七、感想

通过这次液压传动系统项目，使我们巩固了所学的专业理论知识。

并且从中学到不少新知识，尤其是增进了我们对液压传动这一领域的了解和认识。

在整个课程项目的设计过程中，我们遇到了许多困难和问题，但是凭着良好的心态和不放弃的精神，我们最终顺利完成了项目的设计。

由于平时没有打下扎实的专业基础，在设计这次的项目时，我们总是感到无处下手,最后我们通过上网与图书馆查资料，并在老师与师兄的指导下，克服了一个又一个的困难，老师与师兄在这方面帮了我们很多。

这次用分组的形式来完成项目让我们深刻了解了团结协作的重要性。

在组长的安排下，我们很好的分工合作，积极讨论，每个人都有自己的看法。

我们会把不明白的东西记在心里，一有时间就去老师那里询问。

图书馆里借的软件资料一本一本，我们的计算草稿纸一张一张，老师的讲解一句一句，都象电影片段一样又在脑袋里重现了一次。

这次项目不仅仅培养了我们协作的能力，也很好的锻炼了我们独立思考问题，分析问题解决问题的能力。

关键是掌握了独立思考问题的方法，在指导老师的指导下熟悉了独立进行项目设计的全过程以及设计过程中如何解决遇到的难题。

在设计过程中，我们经常会碰到书本上推荐的理论数据与工厂里的实际应用不相符，这时候就必须理论联系实际，考虑实际的应用合理的选择，尤其是参考样本。

项目设计给了我们一次团队合作的机会，对于我们这一代来说，团队合作精神是我们身上所缺少但却必须要具备的。

作为同一个团队的成员，大家都是为了同一个目标奋斗，所以要以积极的态度朝着好的方向努力。

就比如做这个课程设计，首先大家在目标要达成认同，目标统一了之后才能团结起来去为之奋斗。

在奋斗的时候，每个人的态度都要端正，不能有的人很积极的在准备，而有的人却在消极的应付差事，这样不仅不利于团队的发展，更会影响到队员之间的感情，最后很可能导致团队的解散，不仅作品完成不了，同学之间的友谊也多了裂痕。

虽然大家在一个团队，为了同一个目标在奋斗，但是每个人依旧是个独立的个体，不可能在每一个方面大家都是想的一样的，当某个队员自己有一些想法时，我们要个他一个宽松的环境让他坦诚的说出心里的话，作为听众的我们，要耐心的听取他的意见，认真思考，然后用合适的方式进行讨论，不能别人一说什么就否定人家，这样一来，以后队里就不会再有人说话了，好的创意和想法也不会有被挖掘的机会。

如果我们自己心里有什么想法，也要大胆的说出来，但是要注意语气和措辞，毕竟这是大家的团队，不是以自己为领导的工作班子。

要听得进别人的意见。

通过这次实验台的搭建，使我们对书本上的知识点理解的更加深刻，还懂得了一些书本上没有的知识，视野得到开阔，而且教给了我们思考问题的方法，如何和别人合作，这些东西在我们日常生活或者以后的工作生活也都是受益匪浅的。

做这个设计不是光靠学好液压传动一门课就可以的。

在这个课程项目的设计过程中，我们充分体会到了要全面发展，各个学科都要学好，知识的全面性很重要。

在设计过程中忽略任何一个因素都可能对整个设计带来很大影响甚至是失败，通过此次项目设计，为我们以后走上工作岗位成为一名优秀的工程技术人员奠定了坚实的基础。

八、主要参考文献

《液压传动系统》

《液压元件》

《液压控制系统》