液压系统在单臂液压刨床系统中的液压马达

(1)主机功能结构
BF1010单臂仿形刨床用于汽轮机的曲面叶片或其他曲面的切削加工。该机床的主机由工作台、触头、刨刀、立柱、刀架臂和仿形刀架等组成（见图2-7）。工作时，要加工的工件由相应的夹具夹紧在工作台1上，刀架臂5带动仿形刀架6下降至l件待加工部位，触头2与样件（靠模）紧密接触，通过工作台的往复直线主运动（切削）和仿形刀架的仿形运动加工出与样件曲面形状相同的工件。工作台和仿形刀架均由液压驱动。 

图2-7液压仿形刨床的主机结构示意图
1-工作台；2一触头；3-刨刀；4-立柱；5-架臂；6-仿形刀架
(2)液压系统及其工作原理
图2-8所示为该刨床的液压系统原理图。系统为双凹路油路结构，左侧为工作台往复运动同路，右侧为仿形刀架回路。前者由定量泵（叶片泵）1与2组合供油，后者由变量泵（叶片泵）31供油并兼作液动换向阀的控制油源。
         1)工作台往复运动回路该回路的执行器为驱动工作台29的双柱塞液压缸27、28.缸28驱动工作台29进给切削，缸27驱动工作台快退；三位五通液动换向阀11为控制柱塞缸27和28运动方向的主换向阀，该阀两端设有快跳孔，阀心快跳和慢速移动的速度通过可调节流器12、14及15. 17调节，从而调节换向时间并提高换向平稳性；换向阀11的导阀为三位四通电磁换向阀36;单向节流阀18及溢流阀20和单向节流阀19及溢流阀21构成两个溢流节流阀，分别用于缸27和28的进油节流调速；单向阀22～25与溢流阀26组成交叉缓冲补油回路，用于工作台的换向缓冲并防止吸空；单向阀9和10用作两缸的背压阀。该回路采用两台定量液压泵（叶片泵）l和2组合供油（两泵同时供油时，切削缸28快速运动；单独供油时，切削缸28低速或中速运动），最高工作力由先导式溢流阀6设定；远程调压阀8由主换向阀11的外露操纵杆操纵，实现换向时自动减压；与阀6远程控制口相接的二位二通电磁换向阀7用于液压泵的卸荷与升压控制；单向阀3、4用于防止系统油液倒灌。 工作原理如下。
       ①切削运动时，控制油路首先工作。电磁铁1YA通电使换向阀36切换至左位，变量泵31的压力油经阀32、过滤器34、阀36和单向阀16进入液动换向阀11的左控制腔，右控制腔先后经节流器12、14和阀36回油，使换向阀11经快跳、慢移切换至左位。此时主油路可以工作（设单泵l开机供油），泵1的压力油经换向阀11的左位、阀19的节流阀进入切削缸28的油腔，其柱塞驱动工作台29开始进行切削，切削速度由阀19的节流阀开度决定，返回缸27随工作台右移，缸27的油腔经阀18的单向阀和换向阀11左位、背压单向阀10向油箱排油。 

图2-8仿形刨床液班系统原理图
1、2一定量液压泵（叶片泵）；3、4.9、10. 13，1 6、22. 23. 24、25. 32. 40单向阀； 5一压力表及其开关；6-先导式溢流阀；7-二位二通电磁换向阀；8-远程自动调压阀； 11-三位五通液动换向阀；12. 14. 15、17-节流器；18. 19-单向节流阀；20、21-溢流阀；26缓冲溢流阀；27. Z8柱塞液压缸；29-1作台；30-冷却器；31-变量叶片泵； 3-安全溢流阀；34-精过滤器；35-蓄能器．36-三位四通电磁换向阀；37-坻力继电器； 38-样件（靠模）；39-触头；41-伺服阀；42-弹簧; 43-仿形刀架；14-仿形液压缸； 45-夹紧液压缸； 46二位三通电磁换向阀, 47-工件；48-刨刀

                       ②切削完成后发出返回信号，电磁铁2YA通电使换向阀36切换至右位，变量泵31的压力油经阀32.过滤器34.阀36和单向阀13进入液动换向阀11的右控制腔，而左控制腔先后经节流器15. 17和阀36心油，使换向阀11经快跳、慢移切换至右位，完成主油路的换向。换向过程中，换向阀11的阀心连带的操纵杆使溢流阀8的调压弹簧放松，泵1的压力降低，使高速换向平稳完成。换向完成后，泵1的压力油经换向阀11的右位、阀18进入返回缸27的油腔，其柱塞驱动工作台开始快速返回，返回速度由阀18的开度决定，返回缸28随工作台左移，缸28的油腔经阀19和换向阀11右位、背压单向阀9向油箱排油。 2)仿形刀架回路
         泼回路的执行器为驱动仿形刀架43的阀控缸。仿形刀架43和仿形液压缸44的活塞杆、伺服阀41的阀套以及刨刀 48连成整体，伺服阀41的阀心和触头39连为一体，弹簧42使触头和样件（俗称靠模）38紧密接触。二位三通电磁换向阀46用于控制夹紧液压缸45的动作方向，夹紧缸与仿形刀架油路成互锁关系，即只有在缸45松开时，仿形油路才能工作。仿形刀架回路由变量泵31供油，其最高压力由溢流阀33设定，单向闽32用于防止油液倒灌；精过滤器用于提高油液的清洁度；蓄能器35用于吸收压力冲击和补油。
         回路的工作原理如下：工作时，仿形指令由触头给出；液压泵31的压力油经单向阀32、过滤器34后分为三路，第一路到换向阀46，第二路到伺服阀41的油口a，第三路进入仿形缸44的有杆腔；进入a口的压力油经阀心和阀套的开口x1之后又分为两路，一路经油口b减压后进入缸44的无杆腔（压力为户．），一路经开口zz压力降为P2之后，经油口c和单向阀40排回油箱。缸44有杆腔中的压力与泵31的出口压力ps相同，且为定值。当开口x1与x2相等时，缸44两腔压力产生的力相等，活塞及活塞杆停止不动。
由于样件38对触头39的作用，伺服阀41的阎心上移时，开口z，减小，打破缸44的平衡状态，活塞带动整个刀架上移，使开口zt又逐渐增大，直到z，重新等于x2，缸4的活塞受力重新平衡为止。这样，仿形刀架随伺服的阀心移动了一个位移，刨刀48相对于工件47也移动同一位移。从而加工出与样件曲面形状一致的工件。触头下移接触工件和刀架下移时的压力冲击由蓄能器35吸收，而刀架快速上移可由蓄能器向有杆腔补油。
综上可知，该回路实际上为一个液压伺服位置反馈控制系统。其原理框图如图2—9所示。
(3)技术特点
       1)与机械仿形装置相比，液压仿形的触头和样件（靠模）间的接触压力小得多，所以样件的磨损小、寿命长；此外，液压仿形还允许使用尺寸较小的仿形触头和较陡的靠模曲线，从而扩大了仿形加工的范围。2)该仿形刨床的液压系统采用双回路油路结构，工作台往复运动回路与仿形刀架回路相互独立，互不干扰。 3)工作台往复运动回路采用双泵组合供油，并利用远程控制原理实现液压泵的工作压力变化与卸荷。采用一对大小不同的柱塞缸分别实现切削和返回运动；采用电磁换向阀做导阀的液压动换向主阀换向，导阀控制压力油取自仿形刀架回路的变量泵，主换向阀带有快跳孔及单向节流器（类似于万能外圆磨床液压系统的液压操纵箱），可以节省、调整换向时间，减小换向冲击，通过柱换向阀的操纵杆驱动远程调压阀降低系统在换向过程中的压力；两缸均采用单向节流阀的进油节流调速方式，但不利于散热。 4)仿形刀架回路采用阀控缸实现刀架的仿形运动，用夹紧缸实现仿形回路的互锁，安全可靠。 5)为了提高伺服阀乃至系统的工作可靠性和控制品质，变量平面磨床的微机电液比例调速系统
(1)主机功能结构
缓进给成型磨削（铣磨），是一种生产效率高、砂轮磨损小、加工费用低，特别适合于加工复杂型面及沟槽的先进加工工艺。工件成型加工时，通常要求磨床工作台的工作速度较低(10～300mm/min)而切削深度较大（几毫米至几十毫米），因此要求工作台的驱动装置平稳地进行无级调速，且在极低的工作速度下无爬行；驱动系统有更大的刚度以适应较大切削阻力。本电液比例容积调速系统用于缓进给平面磨床工作台的驱动，并由微型计算机实现对磨床驱动机构的自动控制。
(2)电液比例调速系统及其工作原理
平面磨床电液比例调速系统的液压驱动回路原理图如图2-10所示。系统的油源为限压式变量泵1；其最高工作压力由溢流阀2设定，以防系统过载；单向阀3用于防止油液倒灌；系统的执行器为驱动磨床工作台8左右往复运动的双杆液压缸7，缸的运动方向由三位四通电液换向阀6控制（可调节换向时间）；溢流阀5作背压阀使用，以使工作台运动平稳无前冲；电液比例调速阀4用于液压缸亦即磨床工作台的速度控制。工作台8上设有感应同步器9，用以检测工作台的位移和速度。
液压驱动回路的工作原理如下：当电磁铁1YA通电使换向阀6切换至左位时，此时若比例调速阀4输入电流有一定的流量输出，则泵1的压力油经单向阀3、比例调速阀4、换向阀6进入液压缸7的右腔．活塞杆驱动工作台左进，工作台的运行速度由比例调速阀4的流量决定。同理当电磁铁2YA通电使换向阀6切换至右位时，工作台向右运动。当工作台碰到左换向开关时，系统进入换向状态，在一定控制方式下，使调速阀4输出的流量减小至关闭，工作台减速至停止，电磁铁1YA断电，电磁铁2YA通电，比例调速阀4逐渐增大输出流量，使工作台平稳启动向右运动。当电磁铁1YA和2YA均不通电时，换向阀6处于中位切断缸的进回油路，电液比例调速阀无输入电流，工作台停止运动。 

图2-10平面磨床液压驱动回路原理图
1-限压式变量液压泵．2、5一溢流阀；3-单向阀4-电液比例调速阀； 6一三位四通电液换向阀7-液压缸；8一磨床工作台；9-感应闸步器

图2-11所示为微机控制磨床调速系统的原理方框图。其工作原理为：单片微机的速度设定信号与感应同步器、检测仪表的反馈信号相比较得出的误差信号经控制算法将控制信号由D/A转换器输出，功率放大器进行V/l转换后，通过控制比例调速阀开度大小，使液压泵的压力油进入液压缸推动磨床工作台运动，感应同步器再将工作台速度（或位移）信号反馈给微机系统，从而成一个闭环控制周期。而工作台的换向由微机I/0控制电液换向阀实现，与速度闭环控制回路相配合，通过感应同步器对工作台行程的同步检测，设定适当的换向提前量，可很好地实现换向效果。两者相配合，也可很好地实现工作台的柔性停机。 

【图2-11微机控制磨床调速系统原理方框图】

(3)计算机测控操纵系统
计算机测控操纵系统以8098单片机为核心，围绕系统测控与操作者使用两方面展开。主要由8098主板，位移检测电路，速度检测电路，键盘显示器电路，功率放大电路及相应的软件等组成。图2-12所示为系统的硬件框图，软件采用8098汇编语言编写，采用模块化结构（主要包括初始化、位移采样、行程控制、换向程序、数据显示、速度采样及PID算法等模块）。

【图2-12计算机测控操纵系统方框图】
(4)技术特点
1)通过电液换向阀和电液比例调速阀组合，控制磨床工作台的换向和运动速度，简化了磨床的液压系统，其加速和减速、制动过程、运动速度都由微机精确控制。
2)该电液比例调速系统利用了液压系统刚度大、功率重量比高、响应快的特点，又将电液比例微机控制技术应用到系统上，自动化程度及控制精度高；能量利用合理，减少了系统发热对机床热变形和加工精度的影响。
(5)技术参数（见表2-5）
表2—5磨床工作台及其电液比例调速驱动回路部分技术参数
项 目 参数 单位
液压缸 缸筒内径 60 mm
活塞杆直径 25
最高速度 1280 mm/min
最低稳定速度 8.6

电液比例调速阀 额定流量 3 L/min
最小稳定流量 20 mL/min
磨床工作台 行程冲击量 <5 mm
重复性误差 <1.2%

2.2.5轴承钢球磨床液压站系统
(1)功能结构
本液压站是轴承钢球磨床的专用液压站，其主要功能是完成3MSA4630磨床的磨削保压和修整磨削砂轮两种工作。
(2)液压系统及其工作原理
磨床液压站系统（见图2-13）采用电动机驱动的双联齿轮泵2供油，其中左泵的工压力通过先导式溢流阀（安全阀）的遥控日由电液比例溢流阀6进行远程控制，右泵的压力由溢流阀10设定，压力表13和11分别用于显示左泵回路的压力和右泵回路的压力。
系统的执行器为驱动磨削砂轮运动的主液压缸15和砂轮修整液压缸16，两缸的运动方向由三位四通电磁换向阀8和9控制；缸16的运动速度由节流阀12调节；左泵的出口设有精过滤器4，以保证电液比例压力控制阀的可靠性；系统总的回油路上设有冷却器5和过滤器3，用于系统散热和回油过滤。 

图2一I3磨床液压站系统原理图

1,3，4-过滤器；2一双联齿轮泵；5一冷却器; 6一电液比例压力阀；7一先导式溢流阀 8、9-三位四通电磁换向阀； 10-溢流阀；11、13，14-压力表；12-节流阀； 15-主液压缸；16-修整液压缸
主缸15为杆固定活塞缸，具有前进、后退和浮动三种工作状态。电磁铁2YA通电时，换向阀8切换至右位，双联泵2的左泵的压力油经过滤器4、换向阀8进入主缸15的左腔，主缸前进（左行）；当砂轮接触被磨削钢球时，压力自动逐步上升到电液比例压力阀1设定的压力。当需要更换砂轮或工作状况改变时，电磁铁1YA通电，换向阀8切换至左位，左泵的压力油经过滤器4、换向阀8进入主缸的右腔，主缸自动后退。当后退到主机制动挡块时，电磁铁1YA断电，主缸停止后退。也可由操作人员视具体情况使1YA随时断电，使主缸停在任何位置。当换向阀8的两块电磁铁均不通电时，换向阀处在中位（图示状态），主缸浮动，双联泵的左泵排出的油液全部通过溢流阀7溢流。此时，比例阀6的压力调至最小值，以便减小溢流功率损失。
修整缸16的主要功能是保证砂轮的几何精度。在主缸保压磨削钢球时修整缸往复运动修磨砂轮。电磁铁4YA通电时，换向阀9切换至左位，双联齿轮泵2的右泵的压力油经阀9进入修整缸16的无杆腔，修整缸前进，修磨速度取决于节流阀12的开度；当电磁铁3YA通电使阀9切换至右位时，右泵的压力油进入修整缸的有杆腔使其后退。
图2 14所示为图2 -13电液比例压力阀6所使用的比例放大器的电气原理图，该放大器由颤振信号发生器和功率放大器组成。颤振信号发生器可以产生频率为数百赫兹、振幅在15V以内、频率和振幅均可连续调整的方波，用以克服电磁铁的静摩擦力。功率放大器可输出1A、10V以内的信号，用以将输入的控制信号放大，去驱动比例电磁铁工作。 

图2-14电液比例压力阀的比例放大器电气原理图

(3)技术特点
1)该液压站系统采用双联泵双回路系统。两个回路各用一只泵供油，相互独立，互不干扰。 2)修整回路采用节流阀无级调速。缸前进时，为进油节流调速，缸后退时为回油节流调速。 3)磨削保压进给回路采用电液比例压力控制技术，保压性能稳定、工作可靠、调节灵活方便、结构紧凑。