1、第八章 典型數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與控制 第一節(jié) 數(shù)控車床第二節(jié) 數(shù)控銑床第一節(jié) 數(shù)控車床 返回到總目錄 返回本章目錄 前進(jìn) 后退 普 通 型 數(shù) 控 車 床半封閉數(shù)控車床全封閉數(shù)控車床普及型數(shù)控車床普 及 型 和 多 功 能 數(shù) 控 車 床第一節(jié) 數(shù)控車床一、數(shù)控車床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控車床的重要組成部分之一，它的最高與最低轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速范圍、傳遞功率和動(dòng)力特性都決定了數(shù)控車床的最高切削加工工藝能力。下面以FANUC 0-T系統(tǒng)的數(shù)控車床為例來(lái)了解主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，如圖8-1所示。其中主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)由功率為11KW15KW的交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)一級(jí)1：1的帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，使主軸在353

2、500rmin的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。由于主軸箱內(nèi)部省去了齒輪傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)，因此減少了齒輪傳動(dòng)對(duì)主軸精度的影響，并且維修方便。第一節(jié) 數(shù)控車床圖8-1數(shù)控車床傳動(dòng)系統(tǒng)第一節(jié) 數(shù)控車床二、數(shù)控車床主軸部件數(shù)控車床主軸部件的精度、剛度和熱變形對(duì)加工質(zhì)量有直接影響。（1）主軸的支承 如圖8-2所示，數(shù)控車床主軸的支承配置形式主要有以下三種：前支承采用雙列圓柱滾子軸承和60角接觸雙列球軸承組合，后支承采用成對(duì)安裝的高精度角接觸軸承，這種配置形式使主軸的綜合剛度大幅度提高，普遍應(yīng)用于各類數(shù)控機(jī)床主軸。圖8-2 數(shù)控車床主軸支撐配置形式前軸承采用高精度雙列(或三列)角接觸球軸承，后支承采用單列(或雙列)

3、角接觸軸承，這種配置適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機(jī)床主軸。前后軸承采用雙列和單列圓錐滾子軸承，適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機(jī)床主軸。圖8-3所示為MJ-50數(shù)控車床主軸結(jié)構(gòu)。 圖8-4所示為另一種常見(jiàn)的主軸部件結(jié)構(gòu)(TND360數(shù)控車床)。主軸內(nèi)孔用于通過(guò)長(zhǎng)棒料，也可以通過(guò)氣動(dòng)、液壓夾緊裝置(動(dòng)力夾盤)。主軸前端的短圓錐及其端面用于安裝夾盤。主軸前后支承都采用角接觸軸承或球軸承。 第一節(jié) 數(shù)控車床圖8-2 數(shù)控車床主軸支撐配置形式圖8-3 數(shù)控車床主軸結(jié)構(gòu)1、6、8-螺母 2-齒形帶 3 、16-齒形帶輪 4-脈沖編碼器5、12、13、17-螺釘 7-主軸 9-箱體 10 、11、14-軸

4、承 15-帶輪第一節(jié) 數(shù)控車床圖8-4 數(shù)控車床主軸的另一種結(jié)構(gòu)圖8-5液壓夾盤1-回轉(zhuǎn)液壓缸 2-空心拉桿 3-連接套 4-滑套 5-接套 6-活塞7 、10-螺釘 8-回轉(zhuǎn)液壓缸 9-夾盤 11-夾盤座 12-夾爪第一節(jié) 數(shù)控車床（2） 液壓夾盤結(jié)構(gòu) 數(shù)控車床工件夾緊裝置可采用三爪自定心夾盤、四爪單動(dòng)夾盤或彈簧夾頭(用于棒料加工)。為了減少數(shù)控車床裝夾工件的輔助時(shí)間，廣泛采用液壓或氣動(dòng)動(dòng)力自定心夾盤。如圖8-5所示，液壓夾盤固定安裝在主軸前端，回轉(zhuǎn)液壓缸l與接套5用螺釘7連接，接套又通過(guò)螺釘與主軸后端面連接，使回轉(zhuǎn)液壓缸隨主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 （3）主軸編碼器 數(shù)控車床主軸編碼器采用與主軸同步的

5、光電脈沖發(fā)生器。該裝置可以通過(guò)中間軸上的齒輪1：1地與主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以通過(guò)彈性聯(lián)軸器與主軸同軸安裝。利用主軸編碼器主要是檢測(cè)主軸的速度信號(hào)，實(shí)現(xiàn)主軸的速度反饋，可用于主軸旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制，例如車削螺紋時(shí)，控制主軸旋轉(zhuǎn)與刀架進(jìn)給之間的同步運(yùn)動(dòng)關(guān)系。第一節(jié) 數(shù)控車床二、數(shù)控車床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)及傳動(dòng)裝置數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是控制X、Z坐標(biāo)軸伺服系統(tǒng)的主要組成部分。它將伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為刀架的直線運(yùn)動(dòng)，而且對(duì)移動(dòng)精度要求很高，X軸最小移動(dòng)量為0.0005mm(直徑編程)，Z軸最小移動(dòng)量為0.00lmm。 對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的性能要求：（1）提高傳動(dòng)精度和剛度，消除傳動(dòng)間隙。（2）減小摩擦阻力。

6、（3）減少運(yùn)動(dòng)部件慣量。（4）系統(tǒng)要有適度阻尼。 圖8-6所示為MJ-50數(shù)控車床X軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖8-7所示為MJ-50數(shù)控車床Z軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖。圖8-8所示為MJ-50數(shù)控車床的回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)。圖8-9所示為一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)塔刀架。圖8-10為常見(jiàn)的 數(shù)控車床的排屑裝置。圖8-11為常見(jiàn)的數(shù)控車床尾座機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 第一節(jié) 數(shù)控車床圖8-6 數(shù)控車床X軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置1-滑板 2、7、11-螺母 3-前支撐 4-軸承座 5、8-緩沖塊 6-滾珠絲杠 9-后支撐 10、14-齒形帶輪 12-齒形帶 13-鍵 15-電機(jī) 16-脈沖編碼器 17、18、19、23、24、25-鑲條 2

7、0-螺釘21-刀架 22-導(dǎo)軌護(hù)板 26、27-開(kāi)關(guān)撞塊第一節(jié) 數(shù)控車床圖8-7 數(shù)控車床Z軸進(jìn)給傳動(dòng)裝置1-脈沖編碼器 2、12-齒形帶輪 3、6-緩沖塊 4、8、16-螺母 5-滾珠絲杠 7-右支撐 9-軸承座10-螺釘 11-齒形帶 13-床身 14-電機(jī) 15-軸承 17-螺釘 18-法蘭 19-內(nèi)錐環(huán) 20-外錐環(huán) 第一節(jié) 數(shù)控車床圖 8-8數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架1-分度凸輪 2-液壓馬達(dá) 3-脹緊襯套 4、5-齒輪 6-軸7、12-推力求軸承 8-滾針軸承 9-活塞 10、13-鼠牙盤 11-刀盤第一節(jié) 數(shù)控車床圖8-9電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)塔刀架1-中心套 2、3、5-齒盤 4-刀架體 6-滾子

8、7-端面凸輪 8-齒圈 9-緩沖器 10-驅(qū)動(dòng)套 11-驅(qū)動(dòng)盤12-電機(jī) 13-編碼器 14-軸 15-無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān) 16-電磁鐵 17-插銷 18-碟型彈簧 19、20-定位銷第一節(jié) 數(shù)控車床圖8-10 數(shù)控車床排屑裝置圖8-11數(shù)控車床尾座1-頂尖 2-尾座套筒 3-尾座體 4-活塞桿 5-后蓋 6、7-擋塊 8、9-開(kāi)關(guān) 10-行程桿第二節(jié) 數(shù)控銑床 返回到總目錄 返回本章目錄 前進(jìn) 后退立式數(shù)控銑床臥式數(shù)控鏜銑床龍門數(shù)控銑床數(shù) 控 銑 床第二節(jié) 數(shù)控銑床數(shù)控銑床分為立式、臥式及立、臥兩用數(shù)控銑床 。立式數(shù)控銑床是數(shù)控銑床中數(shù)量最多的一種，應(yīng)用范圍最廣。臥式數(shù)控銑床與通用臥式銑床相同，其主

9、軸軸線平行于水平面。立、臥兩用數(shù)控銑床這類銑床正在逐步增多 。 如下圖所示。圖8-12 數(shù)控銑床1-底座 2-伺服電機(jī) 3、14-行程式限位擋鐵 4-強(qiáng)電柜 5-床身 6-橫向限位開(kāi)關(guān) 7-后殼體 8-滑枕 9-萬(wàn)能銑頭 10-數(shù)控柜 11-按鈕站 12-縱向限位開(kāi)關(guān) 13-工作臺(tái) 15-伺服電機(jī) 16-升降滑座圖8-13 臥式數(shù)控銑床圖8-14 立、臥兩用數(shù)控銑床第二節(jié) 數(shù)控銑床 圖8-15所示為XKA5750數(shù)控銑床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。主運(yùn)動(dòng)是銑床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由裝在滑枕后部的交流主軸伺服電機(jī)(1lkW)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)的運(yùn)動(dòng)通過(guò)速比為l：2.4的一對(duì)弧齒同步齒形帶輪傳到滑枕的水平軸I上，再經(jīng)過(guò)萬(wàn)能

10、銑頭的兩對(duì)弧齒錐齒輪副將運(yùn)動(dòng)傳到主軸，轉(zhuǎn)速范圍為(502500)rmin(電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為(1206 000)rmin)。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速在625rmin(電機(jī)轉(zhuǎn)速在1500rmin)以下時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩輸出；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速在6251875rmin時(shí)，為恒功率輸出；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速超過(guò)l875rmin后，輸出功率下降；當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到2500rmin時(shí)，輸出功率下降到額定功率的13。 在圖8-15中，工作臺(tái)的縱向(X向)進(jìn)給和滑枕的橫向(Y向)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，是由交流伺服電機(jī)通過(guò)速比為l：2的一對(duì)同步圓弧齒形帶輪，將運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)至導(dǎo)程為6mm的滾珠絲杠軸。升降臺(tái)的垂直(Z向)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為交流伺服電機(jī)通過(guò)速比為1：2的一對(duì)同步齒

11、形帶輪將運(yùn)動(dòng)傳到軸，再經(jīng)過(guò)一對(duì)弧齒錐齒輪傳到垂直滾珠絲杠上，帶動(dòng)升降臺(tái)運(yùn)動(dòng)。垂直滾珠絲杠上的弧齒錐齒輪還帶動(dòng)軸上的錐齒輪，經(jīng)單向超越離合器與自鎖器相連，防止升降臺(tái)因自重而下滑。 第二節(jié) 數(shù)控銑床圖8-15 數(shù)控銑床的傳動(dòng)系統(tǒng)第九章 數(shù)控機(jī)床的液壓與氣壓系統(tǒng) 第一節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)概述第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路第四節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)在機(jī)床上的應(yīng)用第五節(jié) 數(shù)控機(jī)床潤(rùn)滑系統(tǒng)第一節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)概述現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床在實(shí)現(xiàn)整機(jī)的自動(dòng)化控制中，除數(shù)控系統(tǒng)外，還需要配備液壓和氣動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)整機(jī)的自動(dòng)運(yùn)行功能。 液壓與氣動(dòng)裝置在機(jī)床中具有如下輔助功能：1

12、自動(dòng)換刀所需的動(dòng)作。如機(jī)械手的伸、縮、回轉(zhuǎn)和擺動(dòng)及刀具的松開(kāi)和拉緊動(dòng)作。2機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的平衡。如機(jī)床主軸箱的重力平衡、刀庫(kù)機(jī)械手的平衡裝置等。3機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的制動(dòng)和離合器的控制，齒輪撥叉掛檔等。4機(jī)床的潤(rùn)滑冷卻。5機(jī)床防護(hù)罩、板、門的自動(dòng)開(kāi)關(guān)。6工作臺(tái)的松開(kāi)夾緊，交換工作臺(tái)的自動(dòng)交換動(dòng)作。7夾具的自動(dòng)松開(kāi)、夾緊。8工件、工具定位面和交換工作臺(tái)的自動(dòng)吹屑、清理定位基準(zhǔn)面等。 返回到總目錄 返回本章目錄 前進(jìn) 后退第一節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)概述一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)是由以下幾部分組成的。1能源部分 它包括泵裝置和蓄能器，它們能夠輸出壓力油，把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓力能并儲(chǔ)存起來(lái)。2執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分 它包

13、括液壓缸、液壓馬達(dá)等，它們用來(lái)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件，將液體壓力能轉(zhuǎn)變成使工作部件運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能。3控制部分 它包括各種液壓閥，用于控制流體的壓力、流量和流動(dòng)方向，從而控制執(zhí)行部件的作用力、運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向，也可以用來(lái)卸載，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)等。4輔件部分 是系統(tǒng)中除上述三部分以外的所有其他元件，如油箱，壓力表、濾油器、管路、管接頭、加熱器和冷卻器等。 返回到總目錄 返回本章目錄 前進(jìn) 后退第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介一、動(dòng)力元件 1液壓泵概述液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，它是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。目前有主要柱塞液壓泵 、

14、齒輪泵和葉片泵等幾種常見(jiàn)形式。如圖9-1、9-2、9-3所示。 返回到總目錄 返回本章目錄 前進(jìn) 后退第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介 返回到總目錄 返回本章目錄 前進(jìn) 后退圖9-1 柱塞式液壓泵1-偏心輪 2-柱塞 3-缸體 4、5-單向閥 6-油箱圖9-2 斜盤式軸向柱塞泵1-斜盤 2-柱塞 3-缸體 4-配流盤圖9-3 齒輪泵第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介二、執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件包括液壓缸和液壓馬達(dá)。它們都是將壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓馬達(dá)輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，液壓缸輸出直線運(yùn)動(dòng)(其中包括輸出擺動(dòng)運(yùn)動(dòng))。1液壓馬達(dá)：液壓馬達(dá)按其排量是否可以調(diào)節(jié)，可分成定量馬達(dá)和變量

15、馬達(dá)；按其結(jié)構(gòu)類型可以分為齒輪式、葉片式和柱塞式等型式。也可以按其額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類。額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的屬于高速液壓馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的屬于低速液壓馬達(dá)。高速液壓馬達(dá)的基本形式有齒輪式、葉片式和軸向柱塞式等。圖9-4為齒輪馬達(dá)結(jié)構(gòu)圖，圖9-5為葉片馬達(dá)的結(jié)構(gòu) ，圖9-6為軸向柱塞馬達(dá)常用的結(jié)構(gòu) 。2液壓缸：液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的裝置，它可以很方便地獲得直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和很大的輸出力，是液壓系統(tǒng)中最常用的執(zhí)行元件。 返回到總目錄 返回本章目錄 前進(jìn) 后退第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介液壓缸按其作用

16、方式可分為單作用液壓缸和雙作用液壓缸兩大類。液壓缸按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同可分為活塞缸、柱塞缸、伸縮缸和擺動(dòng)缸四類，活塞缸和柱塞缸用以實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，輸出推力和速度；伸縮缸由兩級(jí)或多組缸套裝而成；擺動(dòng)缸(或稱擺動(dòng)馬達(dá))用以實(shí)現(xiàn)小于360的轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。 圖9-7所示為雙桿活塞缸的結(jié)構(gòu)原理圖 ，圖9-8所示為單桿活塞缸結(jié)構(gòu)原理圖 ，圖9-9所示為柱塞缸的結(jié)構(gòu)原理圖，。圖9-11所示為伸縮缸的結(jié)構(gòu)原理及圖形符號(hào) ，圖9-12所示為擺動(dòng)缸的工作原理圖 。 第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介圖9-4 齒輪馬達(dá)圖9-5 葉片馬達(dá)圖9-6 軸向柱塞馬達(dá)第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介圖9-7

17、 雙桿活塞缸圖9-8 單桿活塞缸a）無(wú)桿腔進(jìn)油 b）有桿腔進(jìn)油 c）圖形符號(hào)第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介圖9-9柱塞缸圖9-10 成對(duì)使用的柱塞缸圖9-11伸縮缸圖9-12 擺動(dòng)缸第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介三、控制元件在液壓系統(tǒng)中，液壓控制閥(簡(jiǎn)稱液壓閥)是用來(lái)控制系統(tǒng)中油液的流動(dòng)方向、調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力和流量的控制元件，借助于不同的液壓閥，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)慕M合，可以達(dá)到控制液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件(液壓缸與液壓馬達(dá))的輸出力或力矩、速度與運(yùn)動(dòng)方向等的目的。（一）液壓閥概述 按用途，液壓閥可以分為：壓力控制閥(如溢流閥、順序閥、減壓閥等)、流量控制閥(如節(jié)流閥、調(diào)速閥等)、方向控制閥(

18、如單向閥、換向閥等)三大類。 按控制方式，可以分為：定值或開(kāi)關(guān)控制閥、比例控制閥、伺服控制閥。 按操縱方式，可以分為：手動(dòng)閥、機(jī)動(dòng)閥、電動(dòng)閥、液動(dòng)閥、電液動(dòng)閥等。 按安裝形式，可以分為：管式連接、板式連接、集成連接等。液壓閥的基本參數(shù)：（1）公稱通徑 （2）公稱壓力 （3）公稱流量 第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介（二）壓力控制閥在液壓系統(tǒng)中，壓力控制閥是用來(lái)控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的壓力，它是基于閥芯上液壓力和彈簧力相平衡的原理來(lái)進(jìn)行工作的。壓力控制閥主要有溢流閥、減壓閥、順序閥以及壓力繼電器等幾種。溢流閥是通過(guò)閥口的開(kāi)啟溢流，使被控制系統(tǒng)的壓力維持恒定，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓或限壓作用。對(duì)溢流閥的主

19、要要求是：調(diào)壓范圍大，調(diào)壓偏差小，壓力振擺小，動(dòng)作靈敏，過(guò)流能力大，噪聲小。溢流閥有直動(dòng)式溢流閥和先導(dǎo)式溢流閥兩種。圖9-13所示為直動(dòng)式溢流閥的結(jié)構(gòu)。減壓閥是使閥的出口壓力(低于進(jìn)口壓力)保持恒定的壓力控制閥，當(dāng)液壓系統(tǒng)的某一部分的壓力要求穩(wěn)定在比供油壓力低的壓力上時(shí)，一般常用減壓閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。它在系統(tǒng)的夾緊回路、控制回路、潤(rùn)滑回路中應(yīng)用較多。減壓閥有多種不同的類型，我們常說(shuō)的減壓閥是定值式減壓閥，它可以保持出口壓力恒定，不受進(jìn)口壓力影響；另外還有定差式減壓閥，它能使進(jìn)口壓力和出口壓力的差值保持恒定。不同類型的減壓閥用于不同的場(chǎng)合。減壓閥也是依靠油壓力和彈簧力的平衡進(jìn)行工作的。定值式減壓閥也有直

20、動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種，先導(dǎo)式減壓閥的性能較好，應(yīng)用比較廣泛。如圖9-14所示為先導(dǎo)式減壓閥，它同先導(dǎo)式溢流閥相類似，其先導(dǎo)閥也是一個(gè)小規(guī)格的直動(dòng)式溢流閥，不同的是主閥結(jié)構(gòu)。 第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介圖9-13 直動(dòng)式溢流閥1-后蓋 2-閥體 3-閥芯 4-彈簧 5-閥蓋 6-調(diào)節(jié)桿 7-鎖緊螺母 8-調(diào)節(jié)螺母 9-鋼球圖9-14 先導(dǎo)式減壓閥1-調(diào)節(jié)螺母 2-鎖緊螺母 3-調(diào)節(jié)桿 4-調(diào)壓彈簧5-先導(dǎo)閥閥芯 6-先導(dǎo)閥閥座 7-先導(dǎo)閥閥體8 主閥復(fù)位彈簧 9 主閥芯 10 主閥體第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介順序閥是用來(lái)控制多個(gè)執(zhí)行元件的順序動(dòng)作。通過(guò)改變控制方式、泄油方

21、式和油路的接法，順序閥還可構(gòu)成其他功能，作背壓閥、平衡閥或卸荷閥用。順序閥根據(jù)控制壓力的不同，可分為內(nèi)控式和外控式兩種。內(nèi)控式順序閥是用閥的進(jìn)口處壓力控制閥芯的動(dòng)作；外控式順序閥是用外來(lái)的控制壓力控制閥芯的動(dòng)作。順序閥根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同還可分為直動(dòng)式順序閥和先導(dǎo)式順序閥。如圖9-15所示為直動(dòng)式順序閥，其結(jié)構(gòu)和直動(dòng)式溢流閥相似，不同的只是溢流閥的出油口直接連接油箱，而順序閥的出油口連接到系統(tǒng)中的其他壓力回路，以操縱另一個(gè)液壓缸或其他元件的動(dòng)作，并且順序閥的泄漏方式為外泄方式，泄漏到閥芯右端的油液經(jīng)過(guò)孔d、e，由泄油口L單獨(dú)引回油箱。圖9-15 直動(dòng)式順序閥1-后蓋 2-閥芯 3-彈簧 4-閥蓋

22、5-調(diào)節(jié)桿 6-鎖緊螺母 7-調(diào)節(jié)螺母 8-閥體8 主閥復(fù)位彈簧 9 主閥芯 10 主閥體第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介（三）流量控制閥流量控制閥是液壓系統(tǒng)中控制液流流量的元件。按其功能和用途，可分為節(jié)流閥、調(diào)速閥。它們的共同特點(diǎn)是依靠改變閥口通流面積的大小或通流通道的長(zhǎng)短來(lái)改變液阻，從而控制通過(guò)閥的流量，達(dá)到調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)行速度的目的。圖9-17所示為一種普通節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)。節(jié)流閥在定量泵液壓系統(tǒng)中，與溢流閥配合組成節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，以調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。 調(diào)速閥能夠避免負(fù)載壓力變化對(duì)閥流量的影響，并設(shè)法保證在負(fù)載變化時(shí)閥中的節(jié)流口前后壓差不變。調(diào)速閥和節(jié)流閥一樣，也是在定量泵液壓

23、系統(tǒng)中，與溢流閥配合組成節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，以調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。圖9-18所示為調(diào)速閥工作原理圖及其詳細(xì)的和簡(jiǎn)化的圖形符號(hào)。它由定差減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)組成。溢流節(jié)流閥和調(diào)速閥一樣，也可使通過(guò)節(jié)流閥的流量基本不受負(fù)載變化的影響。溢流節(jié)流閥由差壓式溢流閥與節(jié)流閥并聯(lián)組成。圖9-19所示為溢流節(jié)流閥的工作原理圖及其詳細(xì)的和簡(jiǎn)化的圖形符號(hào)。 第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介圖9-17 節(jié)流閥1-緊固螺釘 2-緊定螺釘 3-調(diào)節(jié)手柄 4-套5-推桿 6-閥體 7-閥芯 8-彈簧 9-后蓋圖9-18 調(diào)速閥工作原理圖及其圖形符號(hào)1-減壓閥芯 2-節(jié)流閥圖9-19 溢流節(jié)流閥的工作原理及其圖形符號(hào)1

24、-溢流閥芯 2-節(jié)流閥第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介（四）方向控制閥方向控制閥是液壓系統(tǒng)中必不可少的控制元件，它通過(guò)控制閥口的通斷來(lái)控制液體流動(dòng)的方向。這主要有單向閥、換向閥兩大類。單向閥是控制油液?jiǎn)畏较蛄鲃?dòng)的控制閥，有普通單向閥和液控單向閥兩種形式。圖9-20所示為直通式單向閥的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)。單向閥的主要用途：控制油路單向接通；作背壓閥使用；接在泵的出口處，防止系統(tǒng)過(guò)載或液壓沖擊時(shí)影響液壓泵的正常工作或?qū)σ簤罕迷斐蓳p害；分隔油路，防止油路間的干擾和其他控制元件組合成具有單向功能的控制元件等。液控單向閥和普通單向閥一樣，能夠起單向通油的作用；另外，還可通過(guò)液壓的控制，使兩個(gè)方向都能

25、夠通油。圖9-21所示為液控單向閥的結(jié)構(gòu)和職能符號(hào)。 第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介圖9-20 單向閥1-閥體 2-閥芯 3-復(fù)位彈簧 4-彈簧卡圈圖9-21 液控單向閥1-下蓋 2-控制活塞 3-頂桿4-閥體 5-閥芯 6-復(fù)位彈簧 7-上蓋第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介換向閥是借助于閥芯和閥體之間的相對(duì)移動(dòng)來(lái)控制油路的通斷關(guān)系，改變油液的流動(dòng)方向，從而控制執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向。根據(jù)不同的分類方法，換向閥有下列類型： 按操縱方式可分為：手動(dòng)換向閥、液動(dòng)換向閥、電磁換向閥、機(jī)動(dòng)換向閥、電液換向閥等； 按閥的工作位置數(shù)目的多少，可分為二位、三位和多位； 按閥的油路通道數(shù)目的多少

26、，可分為二通、三通、四通、五通等； 按閥芯的運(yùn)動(dòng)形式，可分為轉(zhuǎn)閥式和滑閥式，以滑閥式應(yīng)用最廣； 滑閥的“位”是指閥芯在閥體中的工作位置數(shù)，它代表了閥的一種工作狀態(tài)，分為二位、三位、四位等；滑閥的“通”是指滑閥與系統(tǒng)連接的油路數(shù)，可以分為二通、三通、四通、五通等。根據(jù)不同的位置數(shù)和不同的油路數(shù)組合成多種換向閥的形式，如二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等?；y式換向閥的位數(shù)、通數(shù)及相應(yīng)的圖形符號(hào)如圖9-22所示。第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介圖9-22換向閥的位數(shù)、通數(shù)及相應(yīng)的圖形符號(hào)第二節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用簡(jiǎn)介圖9-22a所示為二位二通閥，它控制油路的通與斷

27、，相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)。圖9-22b所示為二位三通閥，控制液流從一個(gè)方向變換成另一個(gè)方向。圖9-22c所示為二位四通閥，可以使執(zhí)行元件換向，但不能使執(zhí)行元件在任意位置上停止。圖9-22d所示為三位四通閥，它既可以控制執(zhí)行元件換向，又可以使執(zhí)行元件在任意位置上停止。圖9-22e所示為三位五通閥，它與三位四通閥不同的是有兩個(gè)回油口，可以使執(zhí)行元件正、反向運(yùn)動(dòng)時(shí)得到不同的回油方式?；y的機(jī)能是指閥芯在初始位置時(shí)所控制的各油口之間的連接關(guān)系。三位閥的中位為初始位置，其機(jī)能稱為中位機(jī)能，它有多種形式。三位五通閥的情況與之相似。不同的中位機(jī)能是通過(guò)改變閥芯的形狀和尺寸實(shí)現(xiàn)的，它可以實(shí)現(xiàn)不同的控制和滿足不同的使用

28、要求?；y的 主要 性能包括： 工作可靠性； 壓力損失； 換向和復(fù)位時(shí)間； 內(nèi)泄漏。 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路一、壓力控制回路壓力控制回路的功能是利用壓力控制元件來(lái)控制整個(gè)液壓系統(tǒng)(或局部油路)的工作壓力，以滿足執(zhí)行元件對(duì)力(或力矩)的要求，或者達(dá)到合理利用功率、保證系統(tǒng)安全等目的。包括調(diào)壓回路、減壓回路 、增壓回路、卸荷回路、平衡回路等。調(diào)壓回路的功能是控制系統(tǒng)的最高工作壓力，使其不超過(guò)某一預(yù)先調(diào)定的數(shù)值(即壓力閥的調(diào)整壓力)。包括單級(jí)調(diào)壓回路 、遠(yuǎn)程調(diào)壓回路 。如圖9-23所示為單級(jí)調(diào)壓和遠(yuǎn)程調(diào)壓最基本的調(diào)壓回路。 減壓回路的功能是在單泵供油的液壓系統(tǒng)中，使某一條支路獲得比

29、主油路工作壓力還要低的穩(wěn)定壓力。例如，輔助動(dòng)作回路、控制油路和潤(rùn)滑油路的工作壓力常低于主油路的工作壓力。常見(jiàn)的減壓回路如圖9-24所示。 當(dāng)液壓系統(tǒng)中某一支路需要壓力很高流量很小的壓力油，若采用高壓泵不經(jīng)濟(jì)，或根本沒(méi)有這樣高壓力的液壓泵時(shí)，就要采用增壓回路來(lái)提高系統(tǒng)壓力。包括單作用增壓回路和雙作用增壓回路，見(jiàn)圖9-25所示。 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路圖9-23 調(diào)壓回路圖9-24 減壓回路1-溢流閥 2-減壓閥 3-單向閥圖9-25 增壓回路a) 單作用增壓回路 b) 雙作用增壓回路1-電磁換向閥 2-曲箱 3-單向閥第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路卸荷回路是在執(zhí)行元件

30、短時(shí)間停止運(yùn)動(dòng)，而原動(dòng)機(jī)仍然運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，能使液壓泵卸去載荷(即泵作空載運(yùn)轉(zhuǎn))的回路。采用了卸荷回路，可以避免原動(dòng)機(jī)的頻繁起動(dòng)與停止；若在起動(dòng)時(shí)先行卸荷，還可使原動(dòng)機(jī)在空載下起動(dòng)。常見(jiàn)的卸荷回路有用換向閥的卸荷回路 、用先導(dǎo)式溢流閥的卸荷回路 、用外控順序閥的卸荷回路、壓力補(bǔ)償變量泵的卸荷回路 、保壓卸荷回路等幾種。見(jiàn)圖9-26所示。第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路圖9-26卸荷回路a) 采用三位四通換向閥中位卸荷 b) 采用二位二通電磁換向閥直接卸荷c) 用先導(dǎo)式溢流閥卸荷 d) 用外控順序閥卸荷 e) 壓力補(bǔ)償變量泵的卸荷 f) 保壓卸荷第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路平衡

31、回路：對(duì)于執(zhí)行元件與垂直運(yùn)動(dòng)部件相連(如豎直安裝的液壓缸等)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)垂直運(yùn)動(dòng)部件下行時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)超越負(fù)載(或稱負(fù)負(fù)載)。在出現(xiàn)超越負(fù)載時(shí)，若執(zhí)行元件的回油路無(wú)壓力，運(yùn)動(dòng)部件會(huì)因自重產(chǎn)生自行下滑，甚至可能產(chǎn)生超速(超過(guò)液壓泵供油流量所提供的執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度)運(yùn)動(dòng)。如果在執(zhí)行元件的回油路設(shè)置一定的背壓(回油壓力)來(lái)平衡超越負(fù)載，就可以防止運(yùn)動(dòng)部件的自行下滑和超速。這種回路因設(shè)置背壓與超越負(fù)載相平衡，故稱平衡回路；因其限制了運(yùn)動(dòng)部件的超速運(yùn)動(dòng)，又稱限速回路。 平衡回路包括平衡回路用單向順序閥的平衡回路 、用液控平衡閥的平衡回路和用節(jié)流閥(或調(diào)速閥)的平衡回路，見(jiàn)圖9-27所示。第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上

32、液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路圖9-27平衡回路a) 用單向順序閥的平衡回路 b) 用液控平衡閥的平衡回路 c) 用節(jié)流閥的平衡回路第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路二、速度控制回路速度控制回路包含調(diào)速回路和速度變換回路。調(diào)速是指調(diào)節(jié)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度。改變執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的方法，可從其速度表達(dá)式中尋求。液壓缸的速度：v=q/A；液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速：nm=q/Vm?？梢?jiàn)，改變進(jìn)入執(zhí)行元件的流量口，或者改變執(zhí)行元件的幾何尺寸(液壓缸的工作面積A或液壓馬達(dá)的排量Vm )都可以改變其運(yùn)動(dòng)速度。調(diào)速回路包括以下兩類基本調(diào)速方法：節(jié)流調(diào)速采用定量泵供油，利用節(jié)流元件來(lái)改變并聯(lián)支路的油流分配，進(jìn)而改變進(jìn)入執(zhí)行元

33、件流量來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方法。容積調(diào)速利用改變液壓泵或液壓馬達(dá)有效工作容積(排量)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方法。如果將以上兩種調(diào)速方法結(jié)合起來(lái)，用變量泵與節(jié)流元件相配合的調(diào)速方法，則稱為容積節(jié)流調(diào)速。第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路圖9-28進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路圖9-29出口節(jié)流調(diào)速回路圖9-30 旁路節(jié)流調(diào)速回路第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路圖9-31 變量泵液壓缸容積調(diào)速回路圖9-32 變量泵定量馬達(dá)容積調(diào)速回路第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路速度變換回路是使執(zhí)行元件從一種速度變換到另一種速度的回路。包括增速回路 、減速回路、兩種速度轉(zhuǎn)換回路等。增速回路是指在不增加液壓泵流量的前提下，

34、提高執(zhí)行元件速度的回路，見(jiàn)圖9-36所示。 減速回路是使執(zhí)行元件由快速轉(zhuǎn)換為慢速的回路。見(jiàn)圖9-37所示。 兩種速度轉(zhuǎn)換回路常用兩個(gè)調(diào)速閥串聯(lián)或并聯(lián)在執(zhí)行元件的進(jìn)油或回油路上，用換向閥進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖9-38a、b分別為調(diào)速閥串聯(lián)和并聯(lián)的兩種速度轉(zhuǎn)換回路。第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路圖9-36 增速回路a）自重充業(yè)增速回路 b）差動(dòng)連接增速回路圖9-37 減速回路a)行程閥控制 b)行程開(kāi)關(guān)控制圖9-38 兩種速度轉(zhuǎn)換回路a)調(diào)速閥串聯(lián) b)調(diào)速閥并聯(lián)第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路三、方向控制回路方向控制回路的作用是控制液壓系統(tǒng)中液流的通、斷及流動(dòng)方向的，進(jìn)而達(dá)到控制執(zhí)行元件

35、運(yùn)動(dòng)、停止及改變運(yùn)動(dòng)方向的目的。換向回路：采用二位四通、二位五通、三位四通或三位五通換向閥都可以使執(zhí)行元件換向。二位閥可以使執(zhí)行元件正反兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，但不能在任意位置停止。三位閥有中位，可以使執(zhí)行元件在其行程中的任意位置停止。見(jiàn)圖9-39和圖9-40所示。鎖緊回路：為了使液壓缸活塞能在任意位置上停止運(yùn)動(dòng)，并防止在外力作用下發(fā)生竄動(dòng)，須采用鎖緊回路。鎖緊的原理就是將執(zhí)行元件的進(jìn)回油路封閉，利用三位四通換向閥的中位機(jī)能(O型或M型)可以使活塞在行程范圍內(nèi)的任意位置上停止運(yùn)動(dòng)。要獲得很好的鎖緊效果，應(yīng)采用液控單向閥(因單向閥為錐面密封，泄漏極小)。如圖9-41所示為雙向鎖緊回路，在液壓缸兩側(cè)油路上串

36、接液控單向閥(亦稱液壓鎖)。 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路圖9-39 二位三通換向閥換向回路a)控制單向液壓缸換向 b)控制差動(dòng)缸換向圖9-40 雙向變量泵換向回路圖9-41 使用液控單向閥的鎖緊回路圖9-42 浮動(dòng)回路a)單活塞缸浮動(dòng) b)液壓馬達(dá)浮動(dòng)第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路浮動(dòng)回路：浮動(dòng)回路與鎖緊回路相反，它是將執(zhí)行元件的進(jìn)、回油路連通或同時(shí)接回油箱，使之處于無(wú)約束的浮動(dòng)狀態(tài)。這樣，在外力作用下執(zhí)行元件仍可運(yùn)動(dòng)。利用三位四通換向閥的中位機(jī)能(Y型或H型)就可實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的浮動(dòng)，如圖9-42a所示。如果是液壓馬達(dá)(或雙活塞桿缸)也可用二位二通換向閥將進(jìn)、回油路直接

37、連通實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)，如圖9-42b所示。第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路四、多執(zhí)行元件動(dòng)作控制回路順序動(dòng)作回路 ：順序動(dòng)作回路是多執(zhí)行元件液壓系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)多個(gè)執(zhí)行元件按照一定的順序先后動(dòng)作的回路。按其控制方式不同分為壓力控制和行程控制兩種，見(jiàn)圖9-43和9-44所示。圖9-43 壓力控制順序動(dòng)作回路a）順序閥控制順序動(dòng)作 b）壓力及電器控制順序動(dòng)作第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路圖9-44行程開(kāi)關(guān)控制順序動(dòng)作回路圖 9-45 有補(bǔ)償裝置的串缸同步回路第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床上液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及其回路同步控制回路：可實(shí)現(xiàn)多個(gè)執(zhí)行元件以相同位移或相等速度運(yùn)動(dòng)的回路稱為同步回路。流量式同步回路是通過(guò)

38、流量控制閥控制進(jìn)入或流出兩液壓缸的流量，使液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)速度相等，實(shí)現(xiàn)速度同步。容積式同步回路是指將兩相等容積的油液分配到有效工作面積相同的兩液壓缸，實(shí)現(xiàn)位移同步。圖9-45所示為帶補(bǔ)償裝置的串聯(lián)缸同步回路。將兩液壓缸串聯(lián)起來(lái)(串聯(lián)油腔的有效面積應(yīng)相等)，便可實(shí)現(xiàn)兩液壓缸的雙向位移同步。 第四節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用一、MJ50數(shù)控車床液壓系統(tǒng)MJ50數(shù)控車床液壓系統(tǒng)主要承擔(dān)卡盤、回轉(zhuǎn)刀架與刀盤及尾架套筒的驅(qū)動(dòng)與控制。它能實(shí)現(xiàn)卡盤的夾緊與放松及兩種夾緊力(高與低)之間的轉(zhuǎn)換；回轉(zhuǎn)刀盤的正反轉(zhuǎn)及刀盤的松開(kāi)與夾緊；尾架套筒的伸縮。液壓系統(tǒng)的所有電磁鐵的通、斷均由數(shù)控系統(tǒng)用PLC來(lái)控

39、制。整個(gè)系統(tǒng)由卡盤、回轉(zhuǎn)刀盤與尾架套筒三個(gè)分系統(tǒng)組成，并以一變量液壓泵為動(dòng)力源。系統(tǒng)的壓力調(diào)定為4MPa。圖9-46是MJ50數(shù)控車床液壓系統(tǒng)的原理圖。 第四節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用 返回到總目錄 返回本章目錄 前進(jìn) 后退圖9-46 MJ50數(shù)控車床液壓系統(tǒng)的原理圖1、2、3、5-換向閥 6、7、8-減壓閥 9、10、1l-調(diào)速閥 12、13、14-壓力表第四節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用二、VP1050加工中心液壓系統(tǒng)VP1050加工中心為工業(yè)型龍門結(jié)構(gòu)立式加工中心，它利用液壓系統(tǒng)傳動(dòng)功率大、效率高、運(yùn)行安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，在該加工中心中主要實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)降稁?kù)的刀鏈驅(qū)動(dòng)、上下移動(dòng)的主軸箱的配重、刀具的安裝和主軸高低速的轉(zhuǎn)換等輔助動(dòng)作的完成。圖9-47所示為VP1050加工中心的液壓系統(tǒng)工作原理圖，整個(gè)液壓系統(tǒng)采用變量葉片泵為系統(tǒng)提供壓力油