组合机床液压系统主要由通用滑台和辅佐部分(如定位、夹紧)组成。动力滑台本身不带传动装置,可根据加工需要安装不同用途的主轴箱,以完成钻、扩、铰、镗、刮端面、铣削及攻丝等工序。
所示为带有液压夹紧的他驱式动力滑台的液压系统原理图,这个系统采用限压式变量泵供油,并配有二位二通电磁阀卸荷,变量泵与进油路的调速阀组成容积节流调速回路,用电液换向阀控制液压系统的主油路换向,用行程阀实现快进和工进的速度换接。它可实现多种工作循环,下面以定位夹紧→快进→工进→二工进→死挡铁停留→快退→原位停止松开工件的自动工作循环为例,说明液压系统的工作原理。
1. 夹紧工件?? 夹紧油路一般所需压力要求小于主油路,故在夹紧油路上装有减压阀6,以减低夹紧缸的压力。
按下启动按钮,泵启动并使电磁铁4DT通电,夹紧缸24松开以便安装并定位工件。当工件定好位以后,发出讯号使电磁铁4DT断电,夹紧缸活塞夹紧工作。其油路:泵1→单向阀5→减压阀6→单向阀7→换向阀11→左位夹紧缸上腔,夹紧缸下腔的回油→换向阀11左位回油箱。于是夹紧缸活塞下移夹紧工件。单向阀 7用以保压。
2.进给缸快进前进 当工件夹紧后,油压升高压力继电器14发出讯号使1DT通电,电磁换向阀13和液动换向阀9均处于左位。其油路为:
进油路:泵1→单向阀5→液动阀9→左位行程阀23右位→进给缸25左腔
回油路:进给缸25右腔→液动阀9左位→单向阀10→行程阀23右位→进给缸25左腔。
于是形成差动连接,液压缸25快速前进。因快速前进时负载小,压力低,故顺序阀4打不开(其调节压力应大于快进压力),变量泵以调节好的最大流量向系统供油。
3.一工进当滑台快进到达预定位置(即刀具趋近工件位置),挡铁压下行程阀23,于是调速阀12接入油路,压力油必须经调速阀12才能进入进给缸左腔,负载增大,泵的压力升高,打开液控顺序阀4,单向阀10被高压油封死,此时油路为:
进油路:泵1→单向阀5→换向阀9左位→调速阀12→换向阀20右位→进给缸25左腔
回油路:进给缸25右腔→换向阀9左位→顺序阀4→背压阀3→油箱。
一工进的速度由调速阀12调节。由于此压力升高到大于限压式变量泵的限定压力pB,泵的流量便自动减小到与调速阀的节流量相适应。
4.二工进? 当第一工进到位时,滑台上的另一挡铁压下行程开关,使电磁铁3DT通电,于是阀20左位接入油路,由泵来的压力油须经调速阀12和19才能进入25的左腔。其他各阀的状态和油路与一工进雷同。二工进速度由调速阀19来调节,但阀19的调节流量必须小于阀12的调节流量,否则调速阀19将不起作用。
5.死挡铁停留? 当被加工工件为不通孔且轴向尺寸要求严格,或需刮端面等情况时,则要求实现死挡铁停留。当滑台二工进到位碰上预先调好的死挡铁,活塞不能再前进,停留在死挡铁处,停留时间用压力继电器21和时间继电器(装在电路上)来调节和控制。
6.快速退回? 滑台在死挡铁上停留后,泵的供油压力进一步升高,当压力升高到压力继电器21的预调动作压力时(这时压力继电器入口压力等于泵的出口压力,其压力增值主要决定于调速阀19的压差),压力继电器21发出信号,使1DT断电,2DT通电,换向阀13和9均处于右位。这时油路为:
进油路:泵1→单向阀5→换向阀9右位→进给缸25右腔。
回油路:进给缸25左腔→单向阀22→换向阀9右位→单向阀8→油箱。
于是液压缸25便快速左退。由于快速时负载压力小(小于泵的限定压力pB)限压式变量泵便自动以最大调节流量向系统供油。又由于进给缸为差动缸,所以快退速度基本等于快进速度。
7.进给缸原位停止,夹紧缸松开? 当进给缸左退到原位,挡铁碰行程开关发出信号,使2DT、3DT断电,同时使4DT通电,于是进给缸停止,夹紧缸松开工件。当工件松开后,夹紧缸活塞上挡铁碰行程开关,使5DT通电,液压泵卸荷,一个工作循环结束。当下一个工件安装定位好后,则又使4DT、5DT均断电,重复上述步骤。
二、液压系统的特点
本系统采用限压式变量泵和调速阀组成容积节流调速系统,把调速阀装在进油路上,而在回油路上加背压阀。这样就获得了较好的低速稳定性、较大的调速范围和较高的效率。而且当滑台需死挡铁停留时,用压力继电器发出信号实现快退比较方便。
采用限压式变量泵并在快进时采用差动连接,不仅使快进速度和快退速度雷同(差动缸),而且比不采用差动连接的流量可减小一倍,其能量得到合理利用,系统效率进一步得到提高。
采用电液换向阀使换向时间可调,改善和提高了换向性能。采用行程阀和液控顺序阀来实现快进与工进的转换,比采用电磁阀的电路简化,而且使速度转换动作可靠,转换精度也较高。此外,用两个调速阀串联来实现两次工进,使转换速度平稳而无冲击。
夹紧油路中串接减压阀,不仅可使其压力低于主油路压力,而且可根据工件夹紧力的需要来调节并稳定其压力;当主系统快速运动时,即使主油路压力低于减压阀所调压力,因为有单向阀7的存在,夹紧系统也能维持其压力(保压)。夹紧油路中采用二位四通阀11,它的常态位置是夹紧工件,这样即使在加工过程中临时停电,也不至于使工件松开,保证了操作安全可靠。
本系统可较方便地实现多种动作循环。例如可实现多次工进和多级工进。工作进给速度的调速范围可达6.6~660mm/min,而快进速度可达7m/min。所以它具有较大的通用性。
此外,本系统采用两位两通阀卸荷,比用限压式变量泵在高压小流量下卸荷方式的功率消耗要小。
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