组合机床动力滑台的控制

项目十一组合机床动力滑台的控制教学提示与教学目标教学提示：本篇内容以组合机床动力滑台的结构组成和工作原理为引子，对液压装置组件、控制元件以及速度控制回路进行介绍，在内容展开过程中，结合亚龙YL-381B型气、液压实训装置进行现场教学，并通过同步的实验操作训练加以理解和巩固。教学目标：结合组合机床动力滑台的实际应用，熟悉速度控制回路中液压缸、流量控制阀、液压源、按钮、中间继电器等各类电气元件的结构和动作原理。11.1引入任务组合机床是由按系列化、标准化、通用化原则设计的通用部件以及按工件形状和加工工艺要求而设计的专用部件所组成的高效专用机床。液压动力滑台是组合机床用以实现进给运动的通用部件，配置动力头和主轴箱后可以对工件完成钻、扩、铰、铣、刮端面及攻螺纹等工序。液压动力滑台用液压缸驱动，可实现多种进给循环。它对液压系统性能的主要要求是速度换接平稳，进给速度稳定，功率利用合理，效率高，发热小。图11-1为组合机床结构示意图。11.1引入任务图11-1组合机床结构示意图1—床身2—动力滑台3—动力头4—主轴箱5—刀具6—工件7—夹具8—工作台9—底座11.2速度控制回路基础知识11.2.1流量控制阀表11.1节流口形式比较分类特点应用场合针阀式节流口结构简单，易堵塞，流量受油温影响较大要求较低的场合偏心式节流口性能与针阀式节流口相同，缺点是阀芯上的径向力不平衡压力较低的场合轴向三角槽式节流口结构简单，可得到较小的稳定流量，油温变化对流量有一定的影响应用广泛周向缝隙式节流口不易堵塞，油温变化对流量影响小压力较低的场合轴向缝隙式节流口节流口是薄壁阀口，油温的变化对流量稳定性影响较小低压小流量的场合11.2速度控制回路基础知识2.节流阀（1）节流阀的结构与工作原理a）b）图11-3普通节流阀的结构和图形符号a）结构b）图形符号1—阀芯2—推杆3—手柄4—弹簧11.2速度控制回路基础知识（2）节流阀的应用①起节流调速作用在定量泵系统中，节流阀与溢流阀一起组成节流调速回路。改变节流阀的开口面积，可调节通过节流阀的流量，从而调节执行元件的运动速度。②起负载阻尼作用对某些液压系统，通流量是一定的，改变节流阀开口面积将改变液体流动的阻力（液阻），节流口面积越小液阻越大。③起压力缓冲作用在液流压力容易发生突变的地方安装节流元件，可延缓压力突变的影响，起保护作用。11.2速度控制回路基础知识3.调速阀普通节流阀由于刚性差，在节流开口一定的条件下通过它的工作流量受工作负载（亦即其出口压力）变化的影响，不能保持执行元件运动速度的稳定，因此只适用于工作负载变化不大和速度稳定性要求不高的场合，在实际工作中，由于工作负载的变化很难避免，为了改善调速系统的性能，通常是对节流阀进行补偿，即采取措施使节流阀前后压力差在负载变化时始终保持不变。11.2速度控制回路基础知识图11-4调速阀a）工作原理图b）职能符号c）简化职能符号d）特性曲线1—减压阀2—节流阀11.2速度控制回路基础知识4.温度补偿调速阀普通调速阀的流量虽然已能基本上不受外部负载变化的影响,但是当流量较小时,节流口的通流面积较小,这时节流口的长度与通流截面直径的比值相对地增大,因而油液的粘度变化对流量的影响也增大,所以当油温升高后油的粘度变小时,流量仍会增大,为了减小温度对流量的影响,可以采用温度补偿调速阀。图11-5温度补偿原理图11.2速度控制回路基础知识11.2.2速度控制回路11.2.2.1调速回路1.基本理论知识在液压传动的机器上，工作部件由执行元件（液压缸或液压马达）驱动。若改变执行元件的速度，即是改变液压缸的运动速度或改变液压马达的转速。常用的调速方法有以下三种：（1）节流调速即采用定量泵供油，由流量阀改变进入或流出执行元件的流量来实现调速。（2）容积调速通过改变变量泵的供油量或改变节流阀或改变液压马达的每转排量来实现调速。（3）容积节流调速即采用变量泵供油，通过节流阀或调速阀改变流入或流出执行元件的流量，以实现调速。11.2速度控制回路基础知识2.节流调速回路进油节流调速回路图11-6进油节流调速回路11.2速度控制回路基础知识回油节流调速回路11.2速度控制回路基础知识旁路节流调速回路11.2速度控制回路基础知识进回油同时节流的调速回路11.2速度控制回路基础知识（5）双向节流调速回路11.2速度控制回路基础知识3.容积调速回路容积节流调速是通过改变回路中液压泵或液压马达的排量来实现无级调速的。其主要优点是没有溢流损失和节流损失，所以功率损失小，并且其工作压力随负载变化，所以效率高，系统温升小，适用于高速、大功率系统，如高压、大流量的大型机床、工程机械和矿山机械等大功率设备的液压系统。根据油路油液循环方式的不同，容积调速回路分为开始回路和闭式回路两种。11.2速度控制回路基础知识（1）变量泵和液压缸组成的容积调速回路（开式）11.2速度控制回路基础知识（2）变量泵和液压缸组成的容积调速回路（闭式）11.2速度控制回路基础知识（4）定量泵和变量马达组成的容积调速回路11-14定量泵和变量马达组成的容积调速回路11.2速度控制回路基础知识（5）变量泵和变量马达组成的容积调速回路11-14变量泵和变量马达组成的容积调速回路11.2速度控制回路基础知识4.容积节流调速回路容积节流调速回路是由变量泵与流量控制阀（节流阀或调速阀）配合进行调速的回路。容积节流调速回路采用压力补偿变量泵供油，用流量控制阀调节进入或流出液压缸的流量来控制其运动速度，并使变量泵的输出量自动地与液压缸所需负载流量相适应。这种调速回路没有溢流损失，效率较高，速度稳定性也比容积调速回路好，常用于执行元件速度范围较大的中小功率液压系统。下面介绍两种容积节流调速回路。11.2速度控制回路基础知识（1）限压式变量泵和调速阀容积节流调速回路11.2速度控制回路基础知识（2）差压式变量泵和节流阀容积节流调速回路11.2速度控制回路基础知识11.2.2.2快速运动回路在工作部件的工作循环中，往往只有部分时间要求较高的速度，如机床的快进—工进—快退的自动工作循环。在快进和快退时负载轻，要求压力低，流量大；工作进给时，负载大，速度低，要求压力高，流量小。这种情况下，若用一个定量泵向系统供油，则慢速运动时，势必使液压泵输出的大部分流量从溢流阀溢回油箱，造成很大的功率损失，并使油温升高。为了克服低速运动时出现的问题，又满足快速运动的要求，可在系统中设置快速运动回路。实现执行元件快速运动的方法主要有三种：增加输入执行元件中的流量；减小执行元件在快速运动时的有效工作面积；将上面两种方法联合使用。11.2速度控制回路基础知识液压缸差动连接的快速运动回路图11-17差动连接快速运动回路11.2速度控制回路基础知识双泵供油的快速运动回路11.2速度控制回路基础知识蓄能器快速运动回路11.2速度控制回路基础知识11.2.2.3速度换接回路机床工作部件在实现自动工作循环的过程中，往往需要有不同的运动速度，例如刀具对工件进行的切削加工工作循环为：快进—Ⅰ工进—Ⅱ工进—快退。在这种工作循环中，刀具首先要快速接近工件，然后以第Ⅰ种工进速度（慢速）对工件进行加工，接着又以第Ⅱ种工进速度（更慢的速度）对工件进行加工，加工完了，快速退回原处，实现上述要求的工作循环，刀具的运动速度由快速转为慢速，再转换为快速运动。为满足这种速度换接的要求，在液压系统中，需采用速度换接回路。11.2速度控制回路基础知识用行程阀的速度换接回路11.2速度控制回路基础知识调速阀并联速度换接回路11.2速度控制回路基础知识调速阀串联速度换接回路11.3速度控制的实例分析图11-23YT4543型组合机床动力滑台液压系统原理图11.3速度控制的实例分析1.液压系统组成和元件作用液压系统原理图中左下侧为液压缸的工作循环图。该系统在机械和电气的配合下，能够实现的自动工作循环为：快进→一工进→二工进→死挡铁停留→快退→原位停止。2.电磁铁和行程阀的动作顺序3.液压系统工作原理（1）动力滑台快进（2）第一次工作进给（3）第二次工作进给（4）停留及动力滑台快退（5）动力滑台原位停止11.3速度控制的实例分析4.工作特点YT4543型动力滑台的液压系统由以下基本回路组成：（1）限压式变量泵、调速阀、背压阀组成的容积节流调速回路。（2）差动连接的快速运动回路。（3）电液换向阀的换向回路。（4）行程阀和电磁阀的速度换接回路。（5）串联调速阀的二次进给回路。（6）采用M型中位机能的卸荷回路。11.4实验操作训练（亚龙YL-381B型液压实训装置）11.4.1实验名称：节流调速回路一．实验目的、要求1．了解液压实验的基本操作流程。2．了解节流阀的组成及工作原理。3．了解部分液压阀的作用（二位四通电磁换向阀，单向阀，溢流阀等）以及换向阀的不同操作方式。4．熟悉液压实验台、控制元件、管路等的连接、固定方法和操作规则。5．熟悉常见的节流调速回路图，能顺利搭建本实验回路，并完成规定的运动。11.4实验操作训练（亚龙YL-381B型液压实训装置）11.4.2实验名称：平面磨床工作台液压控制回路设计一．实验目的、要求1.能够理解换向阀的工作原理和中位技能。2.能进行换向回路的油路分析。3.能绘制换向回路图，并能正确选用元器件。4.正确连接、安装并运行基本换向回路。