第6章 数控机床的液压与#962

第六章数控机床的液压与气动装置

天津工程师范学院9/14/20231第六章数控机床的液压与气动装置6.1数控机床上典型的液压回路分析6.2数控机床液压回路常见故障及维修6.3数控机床上典型的气压回路分析6.4数控机床气压回路常见故障及维修9/14/202326.1数控机床上典型的液压回路分析一、MJ-50数控车床液压系统二、CK3225数控车床液压系统三、VP1050加工中心液压系统四、TH6350卧式加工中心液压系统五、组合机床动力滑台液压系统3一、MJ-50数控车床液压系统MJ-50数控车床液压系统主要承担卡盘、回转刀架、刀盘、尾架套筒的驱动与控制。图6-1是MJ-50数控车床液压系统的原理图。1．卡盘分系统高压夹紧：3Y失电、1Y得电．换向阀2和1均位于左位。分系统的进油路：液压泵→减压阀6→换向阀2→换向阀1→液压缸右腔。回油路：液压缸左腔→换向阀1→油箱。这时活塞左移使卡盘夹紧(称正卡或外卡)，夹紧力的大小可通过减压阀6调节。由于阀6的调定值高于阀7，所以卡盘处于高压夹紧状态。松夹时，使2Y得电、1Y失电，阀1切换至右位。进油路：液压泵→减压阀6→换向阀2→换向阀1→液压缸左腔。回油路：液压缸右腔→换向阀1→油箱。活塞右移，卡盘松开。低压夹紧：油路与高压夹紧状态基本相同，唯一不同的是这时3Y得电而使阀2切换至右位，因而液压泵的供油只能经减压阀7进入分系统。通过调节阀7便能实现低压夹紧状态下的夹紧力。4一、MJ-50数控车床液压系统2．回转刀盘分系统回转刀盘分系统有两个执行元件，刀盘的松开与夹紧由液压缸执行，而液压马达则驱动刀盘回转。

刀盘的完整旋转过程是刀盘松开→刀盘通过左转或右转就近到达指定刀位→刀盘夹紧。因此电磁铁的动作顺序是4Y得电(刀盘松开)→8Y(正转)或7Y(反转)得电(刀盘旋转)→8Y(正转时)或7Y(反转时)失电(刀盘停止转动)→4Y失电(刀盘夹紧)。5一、MJ-50数控车床液压系统3．尾架套筒分系统尾架套筒通过液压缸实现顶出与缩回。通过上系统的分析，数控机床液压系统的特点为：（1）数控机床控制的自动化程度要求较高，类似于机床的液压控制，它对动作的顺序要求较严格，并有一定的速度要求。液压系统一般由数控系统的PLC或CNC来控制，所以动作顺序直接用电磁换向阀切换来实现的较多。（2）由于数控机床的主运动已趋于直接用伺服电动机驱动，所以液压系统的执行元件主要承担各种辅助功能，虽其负载变化幅度不是太大，但要求稳定。因此，常采用减压阀来保证支路压力的恒定。6二、CK3225数控车床液压系统液压系统见图6-2。它的作用是用来控制卡盘的夹紧与松开；主轴变档、转塔刀架的夹紧与松开；转塔刀架的转位和尾座套筒的移动。1．卡盘支路2．液压变速机构图6-3图6-43．刀架系统的液压支路7三、VP1050加工中心液压系统VP1050加工中心为工业型龙门结构立式加工中心，它利用液压系统传动具有功率大、效率高、运行安全可靠的优点，在该加工中心中主要实现链式刀库的刀链驱动、上下移动的主轴箱的配重、刀具的安装和主轴高低速的转换等辅助动作的完成。8三、VP1050加工中心液压系统1．刀链驱动支路2．主轴箱平衡支路3．松刀缸支路4．高低速转换支路如图6-5所示为VPl050加工中心的液压系统工作原理图。9四、TH6350卧式加工中心液压系统图6-6为TH6350卧式加工中心外观图。图6-7为TH6350卧式加工中心的液压系统原理图。1．油箱泵源部分2．刀库刀具锁紧装置和自动换刀部分10五、组合机床动力滑台液压系统动力滑台是组合机床上实现进给运动的通用部件，配上动力头和主轴箱后可以对工件完成各种孔加工、端面加工等工序。液压动力滑台用液压缸驱动，它在电气和机械装置的配合下可以实现一定的工作循环。YT4543型动力滑台液压系统如图6-9所示。11五、组合机床动力滑台液压系统1．YT4543型动力滑台液压系统(1)快速进给(2)一次工作进给(3)二次工作进给(4)止挡块停留(5)快速退回(6)原位停止122．YT4543型动力滑台液压系统的特点从以上叙述中可以看到，该系统具有下列特点：(1)采用限压式变量泵、调速阀和背压阀组成的容积调速回路，使动力滑台获得稳定的低速运动，较好的调速刚性和较大的速度范围。(2)采用限压式变量泵和差动连接回路，快进时能量利用比较合理；工进时只输出与液压缸相适应的流量；止挡块停留时只输出补偿泵及系统内泄漏需要的流量。系统无溢流损失，效率高。(3)采用行程阀和顺序阀实现速度的切换，动作平稳可靠，无冲击。136.2数控机床液压回路常见故障及维修一、液压系统的故障及维修机床液压设备是由机械、液压、电气及仪表等组成的统一体，分析系统的故障之前必须弄清楚整个液压系统的传动原理、结构特点，然后根据故障现象进行分析、判断，确定区域、部位、以至于某个元件。造成故障的主要原因一般不外有三种情况：一是设计不完善或不合理；二是操作安装有误，使零件、部件运转不正常；三是使用、维护、保养不当。前一种故障必须充分分析研究后进行改装、完善，后两种故障可以用修理及调整的方法解决。14二、液压系统常见故障的特征设备调试阶段的故障率较高，存在问题较为复杂．其特征是设计、制造、安装以及管理等问题交织在—起。除机械、电气问题外，一般液压系统常见故障有：1)接头连接处泄漏。2)运动速度不稳定。3)阀心卡死或运动不灵活，造成执行机构动作失灵。4）阻尼小孔被堵，造成系统压力不稳定或压力调不上去。5）阀类元件漏装弹簧或密封件，或管道接错而使动作混乱。6)设计、选择不当，使系统发热，或动作不协调，位置精度达不到要求。7)液压件加工质量差，或安装质量差，造成阀类动作不灵活。8)长期工作，密封件老化，以及易损元件磨损等，造成系统中内外泄漏量增加，系统效率明显下降。15三、液压元件常见故障及排除1.液压泵故障2．整体多路阀常见故障的可能原因及排除方法3．电磁换向阀常见故障的可能原因和排除方法4．液压缸故障及排除方法16四、常用液压回路故障维修4例例1．压力控制回路的故障维修图6-10所示的压力控制回路17四、常用液压回路故障维修4例例2．速度控制回路的故障维修图6-11进口节流调速回路示意图18四、常用液压回路故障维修4例例3．方向控制回路的故障维修例4．阀换向滞后引起的故障维修a)b)图6-12液压系统原理图196.3数控机床上典型的气压回路分析一、H400型卧式加工中心气动系统二、数控车床用真空卡盘三、HT6350卧式加工中心气压系统20一、H400型卧式加工中心气动系统加工中心气动系统的设计及布置与加工中心的类型、结构、要求完成的功能等有关，结合气压传动的特点，一般在要求力或力矩不太大的情况下采用气压传动。H400型卧式加工中心作为一种中小功率、中等精度的加工中心，为降低制造成本，提高安全性，减少污染，结合气、液压传动的特点，该加工中心的辅助动作采用以气压驱动装置为主来完成。如图6-13所示为H400型卧式加工中心气动系统原理图，主要包括松刀缸、双工作台交换、工作台与鞍座之间的拉紧、工作台回转分度、分度插销定位、刀库前后移动、主轴锥孔吹气清理等几个动作完成的气动支路。21一、H400型卧式加工中心气动系统1．松刀缸支路2．工作台交换支路3．工作台夹紧支路4．鞍座定位与锁紧支路5．刀库移动支路22二、数控车床用真空卡盘薄的加工件进行车削加工时是很难夹紧的，很久以来这已成为工艺上的一大难题。虽然对铁系材料的工件可以使用磁性卡盘，但是加工件容易被磁化，真空卡盘则是较理想的夹具。真空卡盘的结构原理如图6-15所示。23图6-15真空卡盘的结构简图1－卡盘本体2－沟槽3－小孔4－孔道5－转接件6－腔室7－孔8－连接管9－转阀10－软管11－活塞12－弹簧图6-16真空卡盘的气动回路1、4、5－电磁阀2－调节阀3-空罐6－继电器7－压力表24三、HT6350卧式加工中心气压系统图6-17为该加工中心的气动原理。气压系统用于刀具或工件的夹紧、安全防护门的开关以及主轴锥孔的吹屑。256.4数控机床气压回路常见故障及维修一、气动系统维护的要点(1)保证供给洁净的压缩空气(2)保证空气中含有适量的润滑油(3)保持气动系统的密封性(4)保证气动元件中运动零件的灵敏性(5)保证气动装置具有合适的工作压力和运动速度26一、气动系统维护的要点2．气动系统的点检与定检(1)管路系统点检主要内容是对冷凝水和润滑油的管理。(2)气动元件的定检主要内容是彻底处理系统的漏气现象。27二、气动系统故障维修3例例1．刀柄和主轴的故障维修故障现象：TH5840立式加工中心换刀时，主轴锥孔吹气，把含有铁锈的水分子吹出附着在主轴锥孔和刀柄上。刀柄和主轴接触不良。分析及处理过程：TH5840立式加工中心气动控制原理图如图6-18所示。故障产生的原因是压缩空气中含有水分。如采用空气干燥机，使用干燥后的压缩空气问题即可解决。若受条件限制，没有空