數(shù)控機(jī)床原理、結(jié)構(gòu)與維修 第6章 數(shù)控機(jī)床液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床原理、結(jié)構(gòu)與維修主編張平亮第6章數(shù)控機(jī)床液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)1.卡盤支路

2.液壓變速機(jī)構(gòu)

3.刀架系統(tǒng)的液壓支路

6.1液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的概述

6.2數(shù)控機(jī)床典型液壓回路的分析

6.3數(shù)控機(jī)床典型氣壓回路的分析

6.4數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的維護(hù)和液壓故障的維修

6.5數(shù)控機(jī)床氣動(dòng)系統(tǒng)的維護(hù)和氣壓故障的維修第6章數(shù)控機(jī)床液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)

圖6-1CK3225數(shù)控車床的液壓系統(tǒng)圖

1—壓力表2—卡盤液壓缸3—變擋液壓缸Ⅰ4—變擋液壓缸Ⅱ

5—轉(zhuǎn)塔夾緊缸6—轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位液壓馬達(dá)7—尾座液壓缸1.卡盤支路支路中減壓閥的作用是調(diào)節(jié)卡盤夾緊力。壓力繼電器的作用是當(dāng)液壓缸壓力不足時(shí)，立即使主軸停轉(zhuǎn)，以免卡盤松動(dòng)。該支路還采用液控單向閥的鎖緊回路。2.液壓變速機(jī)構(gòu)

圖6-2液壓變速機(jī)構(gòu)原理3.刀架系統(tǒng)的液壓支路

圖6-3CK3225數(shù)控車床刀架結(jié)構(gòu)

1—刀盤2—中心軸3—回轉(zhuǎn)軸4—柱銷5—凸輪6—液壓缸7—盤

8—開關(guān)9—選位凸輪10—計(jì)數(shù)開關(guān)11、12—鼠牙盤6.1液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的概述①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、掛擋等。

④機(jī)床的潤(rùn)滑冷卻。

⑤機(jī)床防護(hù)罩、板、門的自動(dòng)開關(guān)。

⑥工作臺(tái)的松開夾緊，交換工作臺(tái)的自動(dòng)交換動(dòng)作。

⑦夾具的自動(dòng)松開、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。

6.1.1液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成6.1液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的概述液壓和氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)一般由以下五個(gè)部分組成：

(1)動(dòng)力裝置動(dòng)力裝置是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成傳動(dòng)介質(zhì)的壓力能的裝置。

(2)執(zhí)行裝置執(zhí)行裝置用于聯(lián)接工作部件，將工作介質(zhì)的壓力能轉(zhuǎn)換為工作部件的機(jī)械能，常見的執(zhí)行裝置有液壓缸和氣缸及進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓電機(jī)、氣壓電機(jī)等。

(3)控制與調(diào)節(jié)裝置控制與調(diào)節(jié)裝置是用于控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中工作介質(zhì)的壓力、流量和流動(dòng)方向，從而控制執(zhí)行元件的作用力、運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向的裝置，同時(shí)也可以用來卸載或?qū)崿F(xiàn)過載保護(hù)等。

(4)輔助裝置輔助裝置是對(duì)過載介質(zhì)起到容納、凈化、潤(rùn)滑、消聲和實(shí)現(xiàn)元件之間聯(lián)接等作用的裝置。6.1液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的概述(5)傳動(dòng)介質(zhì)傳動(dòng)介質(zhì)是用來傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的過載介質(zhì)，即液壓油或壓縮空氣。

6.1.2液壓與氣壓傳動(dòng)的主要元件應(yīng)用

1.動(dòng)力元件

(1)液壓泵概述液壓泵是系統(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。6.1液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的概述表6-1液壓泵的類型和特點(diǎn)特點(diǎn)類型齒輪泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、工作可靠、成本低、對(duì)油的污染不敏感、便于維修等優(yōu)點(diǎn);其缺點(diǎn)是流量脈動(dòng)大、噪聲大、排量不可調(diào)外嚙合齒輪泵、內(nèi)嚙合齒輪泵葉片泵具有體積小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、輸出流量均勻、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，在中、高壓系統(tǒng)中得到了廣泛使用。但它也存在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、對(duì)油液污染較敏感、吸入特性不太好等缺點(diǎn)單作用葉片泵、限壓式變量葉片泵等6.1液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的概述表6-1液壓泵的類型和特點(diǎn)特點(diǎn)類型柱塞泵優(yōu)點(diǎn)是：效率高，工作壓力高，結(jié)構(gòu)緊湊，且在結(jié)構(gòu)上易于實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)等；其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，加工精度和日常維護(hù)要求高，對(duì)油液的污染較敏感軸向柱塞泵、徑向柱塞泵6.1液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的概述(2)空氣壓縮機(jī)空氣壓縮機(jī)是氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力源，也是氣壓系統(tǒng)的心臟部分，是把電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成傳動(dòng)介質(zhì)壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝置。6.1液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的概述表6-2空氣壓縮機(jī)的類型與性能比較類型額定壓力／MPa氣量／(L/min)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力／kW單級(jí)往復(fù)式1．020～10000．2～75雙級(jí)往復(fù)式1．550～100000．7～75油冷螺桿式0．7～0．85180～120001．5～75無油單級(jí)往復(fù)式0．7～0．8520～80000．2～75無油雙級(jí)螺桿式0．92000～30000020～1800離心式0．7>10000>5006.1液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的概述2.液壓馬達(dá)和氣馬達(dá)圖6-4常用液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)

a)齒輪式b)葉片式3.液壓執(zhí)行元件4.控制元件6.1液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的概述表6-3控制閥的種類分類方法種類按控制參數(shù)分壓力控制閥(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(如單向閥、換向閥等)按結(jié)構(gòu)分座式(錐面、平面)、滑套式(移動(dòng)式、旋轉(zhuǎn)式)、膜片式按操縱方式分手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)、電液控、電氣控按聯(lián)接方式分管接式、板接式(液壓、氣壓傳動(dòng))、法蘭聯(lián)接式、疊加閥式、插裝式6.1液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的概述圖6-5液壓傳動(dòng)的工作原理

1—杠桿2、7—活塞3、6—液壓缸

4、5—單向閥8—重物9—控制閥

10—油箱11—油管6.1液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的概述5.輔件部分

6.1.3液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理

液壓傳動(dòng)的工作原理如圖6?5所示。圖中杠桿1、活塞2、液壓缸3和單向閥4、5組成手動(dòng)液壓泵；液壓缸6和活塞7組成升降液壓缸。千斤頂工作時(shí)，向上提起杠桿1，則活塞2被提起，液壓缸3下腔中壓力減小，單向閥5關(guān)閉，單向閥4導(dǎo)通，油箱里的油液被吸入到液壓缸3中，這是吸油過程；隨后，壓下杠桿1，活塞2下移，液壓缸3下腔中壓力增大，迫使單向閥4關(guān)閉，單向閥5導(dǎo)通，高壓油液經(jīng)油管11流入液壓缸6的下腔中，推動(dòng)活塞7向上移動(dòng)，這是壓油過程。如此反復(fù)操作便可將重物8提升到需要的高度。在此過程中，控制閥9始終處于截止?fàn)顟B(tài)。若打開控制閥9，則液壓缸6下腔中的油液將在重物的重力作用下排回油箱。6.2數(shù)控機(jī)床典型液壓回路的分析

圖6-6MJ-50型數(shù)控車床液壓系統(tǒng)的原理圖

1、2、3、4、5—換向閥6、7、8—減壓閥9、10、11—調(diào)速閥

12、13、14—壓力表6.2數(shù)控機(jī)床典型液壓回路的分析1.卡盤分系統(tǒng)

2.回轉(zhuǎn)刀盤分系統(tǒng)

3.尾座套筒分系統(tǒng)

1)數(shù)控機(jī)床控制的自動(dòng)化程度要求較高，類似于機(jī)床的液壓控制，它對(duì)動(dòng)作的順序要求較嚴(yán)格，并有一定的速度要求。

2)由于數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)已趨于直接用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件主要承擔(dān)各種輔助功能，雖其負(fù)載變化幅度不是太大，但要求穩(wěn)定。6.2數(shù)控機(jī)床典型液壓回路的分析

圖6-7VP1050型加工中心的液壓系統(tǒng)工作原理圖

1—液壓泵2、9—止回閥3、6—壓力開關(guān)4—液壓馬達(dá)5—配重液壓缸

7、16—減壓閥8、11、15—換向閥10—松刀缸12—變速液壓缸

13、14—單向節(jié)流閥LS1、LS2、LS3、LS4—行程開關(guān)6.2數(shù)控機(jī)床典型液壓回路的分析1.刀鏈驅(qū)動(dòng)支路

2.主軸箱平衡支路

3.松刀缸支路

4.高低速轉(zhuǎn)換支路圖6-8TH6350型臥式加工中心外觀圖

1—冷卻水箱2—機(jī)械手3、11—液壓油箱4—油溫自動(dòng)控制箱5—強(qiáng)電柜

6—數(shù)控柜7、9—刀庫(kù)8—排屑器10—冷卻液箱12—油溫自動(dòng)控制器6.2數(shù)控機(jī)床典型液壓回路的分析圖6-9TH6350型臥式加工中心的液壓系統(tǒng)原理圖1.油箱泵源部分6.2數(shù)控機(jī)床典型液壓回路的分析2.刀庫(kù)刀具鎖緊裝置和自動(dòng)換刀部分

(1)刀具鎖緊裝置在彈簧力作用下，刀套下部?jī)蓨A緊塊處于閉合狀態(tài)，夾住刀具尾部的拉緊螺釘使刀具固定。

(2)機(jī)械手機(jī)械手是完成主軸與刀庫(kù)之間刀具交換的自動(dòng)裝置，該機(jī)床采用回轉(zhuǎn)式雙臂機(jī)械手。31233GW1.eps6.3數(shù)控機(jī)床典型氣壓回路的分析圖6-12主軸氣動(dòng)結(jié)構(gòu)圖

1、2—感應(yīng)開關(guān)3—吹氣孔4、6—活塞5—缸體1.松刀缸支路6.3數(shù)控機(jī)床典型氣壓回路的分析2.工作臺(tái)交換支路

3.工作臺(tái)夾緊支路

4.鞍座定位與鎖緊支路

5.刀庫(kù)移動(dòng)支路

圖6-13真空卡盤的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1—卡盤本體2—溝槽3—小孔4—孔道5—轉(zhuǎn)接件6—腔室

7—孔8—連接管9—轉(zhuǎn)閥10—軟管11—活塞12—彈簧6.3數(shù)控機(jī)床典型氣壓回路的分析圖6-14真空卡盤的氣動(dòng)回路

1、4、5—電磁閥2—調(diào)節(jié)閥

3—真空罐6—繼電器7—壓力表6.3數(shù)控機(jī)床典型氣壓回路的分析

圖6-15氣動(dòng)原理圖6.3數(shù)控機(jī)床典型氣壓回路的分析圖6-16氣動(dòng)換刀系統(tǒng)原理圖6.4數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的維護(hù)和液壓故障的維修6.4.1液壓系統(tǒng)的維護(hù)要點(diǎn)

1.液壓設(shè)備的使用維護(hù)要求

1)按設(shè)計(jì)規(guī)定和工作要求，合理調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的工作壓力和工作速度。

2)按使用說明書規(guī)定的油品牌號(hào)選用液壓油，在加油之前，油液必須過濾。

3)機(jī)床液壓系統(tǒng)油液的工作溫度不得超過60℃，一般應(yīng)控制在35～55℃范圍內(nèi)。

4)為保證電磁閥正常工作，必須保證電壓穩(wěn)定，其波動(dòng)值不應(yīng)超過額定電壓的5％～15％。

5)不準(zhǔn)使用有缺陷的壓力表或在無壓力表的情況下工作或調(diào)壓。6.4數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的維護(hù)和液壓故障的維修6)電氣柜、電氣盒、操作臺(tái)和指令控制箱等應(yīng)有蓋子或門，不得敞開使用，以免積污。

7)當(dāng)液壓系統(tǒng)某部位產(chǎn)生故障時(shí)(例如油壓不穩(wěn)，油壓太低、振動(dòng)等)，要及時(shí)分析原因并處理，不要勉強(qiáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，以免造成大事故。

8)定期檢查潤(rùn)滑管路是否完好，潤(rùn)滑元件是否可靠，潤(rùn)滑油質(zhì)量是否達(dá)到要求，油量是否充足，若有異常，應(yīng)及時(shí)排除。

9)經(jīng)常觀察蓄能器工作性能，若發(fā)現(xiàn)氣壓不足或油氣混合時(shí)，應(yīng)及時(shí)充氣和修理。

10)經(jīng)常檢查和定期緊固管件接頭、法蘭盤等，以防松動(dòng)。

11)控制液壓系統(tǒng)泄漏極為重要，因?yàn)樾孤┦且簤合到y(tǒng)常見的故障。

12)定期對(duì)主要液壓元件進(jìn)行性能測(cè)定或?qū)嵭卸ㄆ诟鼡Q維修制。6.4數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的維護(hù)和液壓故障的維修2.液壓設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)規(guī)程

1)操作者必須熟悉本設(shè)備所用的主要液壓元件的作用，熟悉液壓系統(tǒng)原理，掌握系統(tǒng)動(dòng)作順序。

2)操作者要經(jīng)常監(jiān)視液壓系統(tǒng)工作狀況，觀察工作壓力和速度，檢查工件尺寸及刀具磨損情況，防止液壓系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲。

3)在開動(dòng)設(shè)備前，應(yīng)檢查所有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)及電磁閥是否處于原始狀態(tài)，檢查油箱油位。

4)冬季當(dāng)油箱內(nèi)油溫未達(dá)到25℃時(shí)，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)不準(zhǔn)開始按順序工作，而只能起動(dòng)液壓泵電動(dòng)機(jī)使液壓泵空運(yùn)轉(zhuǎn)。

5)停機(jī)4h以上的液壓設(shè)備，在開始工作前，應(yīng)先起動(dòng)液壓泵電動(dòng)機(jī)5～10min(泵進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn))，然后才能帶壓力工作。6.4數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的維護(hù)和液壓故障的維修6)操作者不準(zhǔn)損壞電氣系統(tǒng)的互鎖裝置，不準(zhǔn)用手推動(dòng)電控閥，不準(zhǔn)損壞或任意移動(dòng)各操縱擋塊的位置。

7)未經(jīng)主管部門同意，操作者不準(zhǔn)對(duì)各液壓元件私自調(diào)節(jié)或拆換。

8)當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，操作者不準(zhǔn)私自亂動(dòng)，應(yīng)立即報(bào)告維修部門。

9)液壓設(shè)備應(yīng)經(jīng)常保持清潔，防止灰塵、切削液、切屑、棉紗等雜物進(jìn)入油箱。

10)嚴(yán)格執(zhí)行日常點(diǎn)檢制度，操作者要按設(shè)備點(diǎn)檢卡上規(guī)定的部位和項(xiàng)目進(jìn)行認(rèn)真點(diǎn)檢。

6.4.2維護(hù)、保養(yǎng)計(jì)劃的安排

1.點(diǎn)檢6.4數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的維護(hù)和液壓故障的維修1)各液壓閥、液壓缸及管接頭處是否有外漏。

2)液壓泵或液壓馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是否有異常噪聲等現(xiàn)象。

3)液壓缸移動(dòng)時(shí)工作是否正常平穩(wěn)。

4)液壓系統(tǒng)的各測(cè)壓點(diǎn)壓力是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，壓力是否穩(wěn)定。

5)油液的溫度是否在允許的范圍內(nèi)。

6)液壓系統(tǒng)工作時(shí)有無高頻振動(dòng)。

7)電氣控制或撞塊(凸輪)控制的換向閥工作是否靈敏可靠。

8)油箱內(nèi)油量是否在油標(biāo)刻線范圍內(nèi)。

9)行程開關(guān)或限位擋塊的位置是否有變動(dòng)，固定螺釘是否牢固可靠。

10)液壓系統(tǒng)手動(dòng)或自動(dòng)工作循環(huán)時(shí)是否有異?，F(xiàn)象。6.4數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的維護(hù)和液壓故障的維修11)定期對(duì)油箱內(nèi)的油液進(jìn)行取樣化驗(yàn)，檢查油液質(zhì)量，定期過濾或更換油液。

12)定期檢查蓄能器工作性能。

13)定期檢查冷卻器和加熱器的工作性能。

14)定期檢查和緊固重要部位的螺釘、螺母、接頭和法蘭螺釘。

15)定期檢查、更換密封件。

16)定期檢查、清洗或更換液壓件。

17)定期檢查、清洗或更換濾芯。

18)定期檢查、清洗油箱和管道。6.4數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的維護(hù)和液壓故障的維修表6-4點(diǎn)檢維修卡點(diǎn)檢內(nèi)容123點(diǎn)檢內(nèi)容12311121231341451561671781891910206.4數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的維護(hù)和液壓故障的維修表6-4點(diǎn)檢維修卡點(diǎn)檢方法機(jī)點(diǎn)檢方法機(jī)電電液液潤(rùn)潤(rùn)處理意見處理意見6.4數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的維護(hù)和液壓故障的維修2.維護(hù)檢修周期表(見表6-5)6.4數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的維護(hù)和液壓故障的維修表6-5維護(hù)檢修周期表檢修重點(diǎn)與檢修項(xiàng)目維護(hù)、檢修周期檢修方法與檢修目的泵的聲音異常1次／日聽檢。檢查油中混入空氣和濾網(wǎng)堵塞情況；檢查異常磨損等泵的吸入真空度1次／3個(gè)月靠近吸油口安裝真空計(jì)，檢查濾網(wǎng)堵塞情況泵殼溫度1次／3個(gè)月檢查內(nèi)部機(jī)件的異常磨耗：檢查軸承是否燒壞泵的輸出壓力1次／3個(gè)月檢查異常磨耗6.4數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的維護(hù)和液壓故障的維修表6-5維護(hù)檢修周期表檢修重點(diǎn)與檢修項(xiàng)目維護(hù)、檢修周期檢修方法與檢修目的聯(lián)軸器聲音異常1次／1個(gè)月聽檢。檢查異常磨耗和定心的變化清除過濾網(wǎng)的附著物1次／3個(gè)月用溶劑沖洗，或從內(nèi)側(cè)吹風(fēng)清除液壓馬達(dá)的聲音異常1次／3個(gè)月聽檢。檢查異常磨耗等各個(gè)壓力計(jì)指示情況1次／6個(gè)月查明各機(jī)件工作不正常情況和異常磨耗等。壓力表指針的異常擺動(dòng)也要檢查、校正液壓執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)速度1次／6個(gè)月查明各工作部件的動(dòng)作不良情況以及異常磨耗引起的內(nèi)部漏油增大情況等6.4數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的維護(hù)和液壓故障的維修表6-5維護(hù)檢修周期表液壓設(shè)備循環(huán)時(shí)間和泵卸荷時(shí)間的測(cè)定1次／6個(gè)月查明各工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)作不良情況以及異常磨耗引起的內(nèi)部漏油增大情況等軸承溫度1次／6個(gè)月軸承的異常磨損蓄能器的封入壓力1次／3個(gè)月如壓力不足，則應(yīng)用肥皂水檢查，有無泄漏等情況壓力表、溫度計(jì)和計(jì)時(shí)器等的校正1次／年與標(biāo)準(zhǔn)儀表作比較校正膠管類檢查1次／6個(gè)月查明破損情況各元件和管道及密封件1次／3個(gè)月檢查各密封處的密封狀態(tài)液壓泵的軸封、液壓缸活塞桿的密封、漏油情況1次／6個(gè)月檢查各密封處的密封狀態(tài)各元件安裝螺栓和管道支承松動(dòng)情況1次／1個(gè)月檢查振動(dòng)特別大的裝置更為重要6.4數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)的維護(hù)和液壓故障的維修表6-5維護(hù)檢修周期表全部液壓設(shè)備1次／1年各