组合机床动力滑台液压系统

组合机床动力滑台液压系统

    一、概述

组合机床（图A）是一种高效率的机械加工专用机床，这种机床既可以单机使用，也可以多机配套组成加工自动线。它由一些通用部件（如动力头、滑台、床身、立柱、底座、回转工作台等）和少量的专用部件（如主轴箱、夹具等）组成，有卧式、立式等多种结构形式。其加工范围较宽，能完成钻、扩、铰、镗、铣、攻螺纹等工序和工作台的转位、定位、夹紧和输送等辅助动作，自动化程度较高。在机械制造业的成批和大量生产中得到了广泛的应用。

    液压动力滑台是组合机床上用来完成直线运动的动力部件，在它上面安装上动力头时，可完成刀具切削工件时的进给（工进）运动、刀具接近工件和离开工件的快进与快退运动。组合机床液压动力滑台的液压系统是一种以速度变换为主、最高工作压力不超过6.3MPa的中压系统。

YT4543型液压动力滑台工作台面的尺寸为450mm×800mm，进给速度范围为6.6～600m/min，最大快进速度为7.3m/min，最大进给力为45kN。下面介绍这种动力滑台的液压系统。

    二、YT4543型液压动力滑台的液压系统工作原理

    图B所示为YT4543型液压动力滑台的液压系统及工作循环图，该液压系统采用限压式变量叶片泵供油，用电液换向阀换向，用行程阀实现快慢速度的转换，用电磁阀实现两种工进速度的转换，用调速阀使进给速度稳定。该系统在机械和电气的配合下，可实现多种自动工作循环，通常实现的工作循环是；快进→第一次工作进给（一工进）→第二次工作进给（二工进）→死挡铁停留→快速退回→原位停止。下面就以它为例来说明液压系统的工作原理。

    1.快进

    按下启动按钮，电磁铁IYA通电，先导阀7（电磁换向阀）左位接入系统，液控换向阀6左位机能起作用，将主油路沟通。此时动力滑台空载，系统压力低，顺序阀4处于关闭状态，液压缸14差动连接，且变量泵1输出最大流量，故液压缸快进。

    主油路的油液流动路线为：

    进油路：变量泵1→单向阀2→换向阀6（左位）→行程阀11（下位）→缸14左腔

    回油路：缸14右腔→换向阀6（左位）→单向阀5→行程阀II（下位）→缸14左腔

    2.一工进

    当滑台快进到预定位置时，滑台上的行程挡块压下行程阀11，切断阀11的通道，电磁铁IYA继续通电，液控换向阀6仍以左位接入系统。这时液压油只能经调速阀8和电磁阀12进入液压缸14的左腔。由于工进时负载增加，系统压力升高，顺序阀4此时打开，单向阀5在两端压差作用下关闭。液压缸14右腔的回油最终经背压阀3流回油箱，这样就使滑台转为一工进。此时工作速度由调速阀8调定，而变量泵1则因压力升高而自动减少流量输出，并使输出流量与调速阀8所调整的流量相适应，这时主油路的油流路线为：

    进油路：变量泵1→单向阀2→液控换向阀6（左位）→调速阀8→电磁阀12（右位）→液压缸14左腔

    回油路：液压缸14右腔→液控换向阀6（左位）→顺序阀4→背压阀3→油箱

    3.二工进

    当滑台以一工进的速度前进到预定位置时，行程挡块压下行程开关17，使电磁铁3YA通电，-则经电磁阀12的通道被切断。于是从调速阀8流出的油液改道经调速阀9进入液压缸左腔，液压缸右腔的回油路线和一工进相同。由于调速阀9的开口量调得比调速阀8小，故此时速度由调速阀9调定。这样就实现了滑台的一工进与二工进两种工作速度间的换接，这时主油路的油流路线为：

    进油路：变量泵1→单向阀2→液控换向阀6（左位）→调速阀8→调速阀9→液压缸14左腔

    回油路：液压缸14右腔→液控换向阀6(左位) →顺序阀4→背压阀3→油箱

    4.死挡铁停留

    当滑台以二工进速度前进到预定位置后，碰上死挡铁，滑台停止运动，即实现死挡铁停留。滑台在死挡铁上停留片刻的目的，是为了保证在加工盲孔、阶梯孔和刮端时，“清根”和不留下刀痕。此时，由于滑台停止运动（相当于负载无穷大），泵的供油压力升高到最大值，而流量却减少到只能补偿泵和系统的泄漏，即泵处于保压卸荷（流量卸荷）状态。停留时间由时间继电器调定。

    5.快速退回

    滑台碰上死挡铁后，停止运动，系统压力不断上升，当压力达到压力继电器13的调定数值时，它发出信号，使先导阀7的电磁铁IYA断电、2YA通电，液控换向阀6的右端接通控制油路，液控换向阀6的右位机能起作用。因为此时为空载，回油也没有背压，故系统压力很低，变量泵1输出流量最大，滑台快速退回。这时主油路的油流路线为：

    进油路：变量泵1→单向阀2→换向阀6（右位）→缸14右腔

    回油路：缸14左腔→单向阀10→换向阀6（右位）→油箱

    6.原位停止

    当滑台快退到原位时，行程挡铁压下终点行程开关，发出信号，使所有电磁铁都断电，液控换向阀6和先导阀7都处于中位，液压缸14两腔油路封闭，滑台停止运动，变量泵1通过液控换向阀6中位卸荷。这时主油路的油流路线为：

    变量泵1→单向阀2→液控换向阀6（中位）→油箱

表A为该系统电磁铁、行程阀的动作顺序。其中“+”表示电磁铁通电或行程阀压下，“一”表示电磁铁断电或行程阀复位。

电磁铁和行程动作顺序

    由上述分析可知，YT4543型液压动力滑台液压系统主要由下列回路组成：

    ①采用限压式变量叶片泵、调速阀、背压阀组成的容积节流（进口）调速回路；

    ②采用差动连接的快速运动回路；

    ③采用电液换向阀（由阀6、7组成）的换向回路；

    ④采用行程阀和电磁阀的速度换接回路；

    ⑤采用M型中位机能三位换向阀的卸荷回路。

    系统中的单向阀2除有保护液压泵免受液压冲击的作用外，主要是在系统卸荷时使电液换向阀的先导控制油路有一定的控制压力，确保实现换向动作；单向阀5的作用是在工进时隔离进油路和回油路。

    三、YT4543型液压动力滑台液压系统的特点

    ①系统采用了“限压式变量叶片泵十调速阀十背压阀”式的容积节流（进口）调速回路。用变量泵供油可使空载时获得快速（泵的流量大），工进时，负载增加，泵的流量会自动减小，且无溢流损失，因而功率的利用合理。用调速阀调速可保证工作进给时获得稳定的低速(最小可达6.6mm/min)，有较好的速度刚性。调速阀设在进油路上，便于利用压力继电器发信号实现动作顺序的自动控制。同时其调速范围较大（最高速与最低速之比可达100左右）。回油路上加背压阀能防止负载突然减小时产生的前冲现象，并能使工进速度平稳。

    ②系统采用了限压式变量泵和液压缸差动连接两项措施来实现快进，可获得较大的快进速度，且能量利用也比较合理。滑台停止运动时，采用单向阀和M型中位机能的换向阀串联的回路使液压泵在低压下卸荷，既减少了能量损耗，又使控制油路保持一定的压力，以保证下一工作循环的顺利启动。

    ③采用行程阀和顺序阀实现快进与工进换接，不仅简化了油路，而且使动作可靠，换接精度高。两次工进速度的换接，由于速度比较低，采用了由电磁阀切换的调速阀串联的回路，既保证了必要的转换精度，又使油路的布局比较简单、灵活。采用死挡块作限位装置，定位准确，重复精度高。

    ④系统采用了换向时间可调的电液换向阀来切换油路，使滑台的换向更加平稳，冲击和噪声小。同时，电液换向阀的五通结构使滑台进和退时分别从两条油路回油，这样滑台快退时系统没有背压，也减少了压力损失。