液压与气压传动技术 第四版 课件 任务四 数控加工中心液压系统分析

任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析数控加工中心机床上配备有刀库和换刀机械手，可在一次装夹中完成对工件的它铣、钻、扩、锁、惚、铰、螺纹加工、测量等多种工序及轮廓加工。一、概述在大多数加工中心中，液压传动主要用于实现下列功能。

(1)刀库、机械手白动进行刀具交换及选刀的动作。

(2)加工中心主轴箱、刀库机械手的平衡。

(3)加工中心主轴箱的齿轮拨叉变速。

(4)主轴松夹刀动作。

(5)交换工作台的松开、夹紧及其白动保护。

(6)丝杆等的液压过载保护等。任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析数控加工中心液压传动主要用于完成各种辅助动作，如主轴变速、主轴松夹刀动作、机械手自动进行刀具交换及选刀的动作、交换工作台的松开、夹紧及其白动保护等。二、数控加工中心液压系统工作原理观察原理任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析

采用液压泵和蓄能器联合供油方式。液压泵为限压式变量叶片泵，工作压力7Mpa，溢流阀4作安全阀用，其特征压力位8Mpa。手动换向阀5用于系统卸荷。二、数控加工中心液压系统工作原理1.液压油源观察原理观察原理任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析由溢流减压阀7、溢流阀8、手动换向阀9、液压缸10组成平衡回路。蓄能器11用于吸收液压冲击。位减小丝杠与螺母间的摩擦，用溢流阀7维持液压缸10下腔的压力，使丝杠在正反装工作状态下处于稳定的受力状态，可通过测量Y轴伺服电机电流的大小来判断。手动换向阀9用于液压缸卸荷。二、数控加工中心液压系统工作原理2.液压平衡装置任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析主轴通过交流变频电机实现无级调速，为了得到最佳转矩性能，将主轴的无极调速分为高速和低俗两个区域，并通过一个双联齿轮来实现，通过液压缸40来实现。由高速向低速转换的油路如左图所示；由低速向高速转换的油路如右图所示。缸40的速度由节流阀15实现。二、数控加工中心液压系统工作原理3.主轴变速回路观察原理任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析加工中心在加工零件的过程中，前道工序完成后需换刀，此时主轴应返回换刀点坐标，主轴处于准停状态，所需刀具在刀库上已预选到位。环岛动作由机械手完成，其换刀动作为：机械手抓刀→插销和刀具松开→机械手拔刀→机械手换刀→机械手插刀→刀具夹紧和松销→机械手复位。二、数控加工中心液压系统工作原理4.换刀回路即动作观察结构视频任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析收到换刀信号后，换向阀17左位，压力又进入齿条缸38下腔，活塞上移，使机械手同时抓住主轴锥孔上的刀具和刀库上预选的刀具。节流阀18控制速度，液控单向阀19保证系统失压是机械手位置不变。二、数控加工中心液压系统工作原理4.换刀回路即动作4.1机械手抓刀观察结构观察原理任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析抓刀动作完成后，发出电信号使换向阀20切换左位，换向阀21右位，液压缸36的活塞杆在弹簧力的作用下将机械手上两个定位销伸出，卡住刀具，液压缸24活塞上移，松开刀库中的预选刀具，增压器22的高压油进入液压缸39左腔，刀具松开，松开压力由减压阀23调节。二、数控加工中心液压系统工作原理4.换刀回路即动作4.2插销和刀具松开观察结构观察原理任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析刀具松开后发出信号，换向阀25右位，由缸26带动机械手伸出，使刀具从主轴孔和刀链中拔出。缸26带有缓冲装置，防止行程终点发生撞击和噪声。二、数控加工中心液压系统工作原理4.换刀回路即动作4.3机械手拔刀观察结构观察原理任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析机械手伸出后发出信号，换向阀27左位，齿条缸37的活塞向上移动，使机械手旋转180°，转位速度由节流阀18调节，电磁阀28决定两种换刀速度。二、数控加工中心液压系统工作原理4.换刀回路即动作4.4机械手换刀观察结构观察原理任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析机械手旋转180°后发出信号，电磁换向阀25左位，缸26使机械手缩回。刀具插入主轴锥孔和刀库链节中。二、数控加工中心液压系统工作原理4.换刀回路即动作4.5机械手插刀观察结构观察原理任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析机械手刀库后，换向阀20右位，换向阀21左位，缸39使主轴刀具夹紧；缸24使刀库链节中的刀机夹紧；缸36使机械手山干的定位销缩回。二、数控加工中心液压系统工作原理4.换刀回路即动作4.6刀具夹紧和松销观察结构观察原理任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析刀具夹紧后发出信号，电磁换向阀17右位，缸38使机械手旋转90°回到起始位置。整个换刀动作结束，主轴起动进入零件加工状态。二、数控加工中心液压系统工作原理4.换刀回路即动作4.7机械手复位观察结构观察原理任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析电磁换向阀29左位使工作台夹紧，并由压力继电器发出信号。夹紧（作图）和松开（右图）回路如下：二、数控加工中心液压系统工作原理5.数控旋转工作台回路5.1工作台松开与夹紧观察原理任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析交换工件时，电磁换向阀31右位，缸41使定位销缩回，缸42松开托盘，由工作台交换工件（左图）；交换结束后，电磁换向阀31左位，定位销伸出，托盘夹紧，即可进入加工状态（右图）。二、数控加工中心液压系统工作原理5.数控旋转工作台回路5.2托盘交换观察原理任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析首先判断刀具在刀库中的位置，确定液压马达32的转向，使电磁换向阀33换向，控制单元34控制液压马达起动、中间状态、到位、旋转速度，刀具到位后发出信号。液压缸35用于刀库装卸刀具。二、数控加工中心液压系统工作原理6.刀库选刀、装刀回路观察原理任务四数控加工中心液压系统分析典型液压系统分析1）

在加工中心中，液压系统所承担的辅助动作的负载力较小，主要负载是运动部件的摩擦阻力和起动时的惯性力，因此一般采用压力在10MPa以下的中低压系统，且液压系统流量一般在30L／min以下。2）加工中心在自动循环过程中，各个阶段流量需求的变化很大，并要求压力基本恒定：采用限压式变量泵与蓄能器组成的液压源，可以减小流量脉动、能量损失和系统发热，提高机床加工精度。3）加工中心的主轴刀具需要的夹紧力较大，而液压系统其他部分需要的压力为中低，且受主轴结构的限制，不宜选用缸径较大的液压缸。采用增压器可以满足主轴刀具