臥式鉆床液壓控制系統(tǒng)

1、一 設(shè)計(jì)任務(wù)及組合機(jī)床介紹1、加工內(nèi)容及要求2、本臺(tái)機(jī)床為臥式單面組合鉆床，工作循環(huán)為：二 夾具設(shè)計(jì)方案三 液壓系統(tǒng)的工況分析和總體方案該機(jī)床液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)為：工件夾緊一滑臺(tái)快進(jìn)一工進(jìn)一停留一快退一原位停止一工件松開。技術(shù)要求如下：可在2o1oomrnmin范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速；夾緊力55oon；夾緊缸行程4omm，夾緊時(shí)間1s；運(yùn)動(dòng)部件總重量為18ooon。1 機(jī)床液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)(1)工件夾緊液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，電氣控制系統(tǒng)發(fā)出工件夾緊信號(hào)，電磁閥yv4得電，二位四通閥右位工作，壓力油經(jīng)減壓閥、單向閥6進(jìn)入夾緊缸的大腔，小腔回油至油箱，工件夾緊。當(dāng)夾緊到位后壓力繼電器動(dòng)作，表示工件夾緊。(

2、2)滑臺(tái)快進(jìn)壓力繼電器動(dòng)作后，電氣控制系統(tǒng)發(fā)出快速移動(dòng)信號(hào)，電磁閥yv1得電，三位五通閥左位工作，使液控閥左位工作，接通工作油路，壓力油經(jīng)行程閥進(jìn)入工作液壓缸大腔，小腔內(nèi)回油經(jīng)過單向閥4、行程閥再進(jìn)入工作液壓缸大腔，使滑臺(tái)向前快速移動(dòng)。(3)工作進(jìn)給滑臺(tái)快速移動(dòng)到接近加工位置時(shí)，臺(tái)上擋鐵壓下行程閥，切斷壓力油通路，壓力油只能通過調(diào)速閥1進(jìn)入進(jìn)給工作液壓缸大腔，進(jìn)油量的減少使得滑臺(tái)移動(dòng)速度降低，滑臺(tái)轉(zhuǎn)為工作進(jìn)給。此時(shí)由于負(fù)載增加，工作油路油壓升高，順序閥8打開，液壓缸小腔回油不再經(jīng)過單向閥4流入液壓缸大腔，而是經(jīng)順序閥、溢流閥流回油箱。 (4)快速退回滑臺(tái)工進(jìn)到終點(diǎn)時(shí)，終點(diǎn)行程開關(guān)被壓下，使電磁

3、閥yv1斷電，而電磁閥yv2得電，三位五通閥右位工作，使液控閥右位工作，接通工作油路，壓力油直接進(jìn)入液壓缸18小腔，使滑臺(tái)快速退回。同時(shí)大腔內(nèi)的回油經(jīng)單向閥1、液控閥流回油箱。當(dāng)滑臺(tái)快速退回原位，原點(diǎn)行程開關(guān)被壓下，電磁閥yv2失電，液控閥回中間位置，切斷工作油路，滑臺(tái)停止于原位。(5)工件松開當(dāng)滑臺(tái)回原位停止后，電氣控制系統(tǒng)發(fā)出工件松開信號(hào)，使電磁閥yv3得電，二位四通閥左位工作，改變油路的方向，壓力油進(jìn)入夾緊缸小腔，大腔內(nèi)的回油經(jīng)二位四通閥流回油箱，使工件松開，同時(shí)壓力繼電器bp復(fù)位。取下工件，一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。電磁鐵動(dòng)作順序表 工作指電磁閥工件夾緊滑塊快進(jìn)工作進(jìn)給快速退回工件松開yv1y

4、v2yv3yv42 液壓元件及輔助元件的選擇單出桿活塞缸的兩個(gè)腔有效作用面積不相等，當(dāng)泵供油使活塞內(nèi)縮時(shí)，活塞腔的排油流量比泵的供油流量大得多，通過閥的最大流量往往是在這種情況下出現(xiàn)，復(fù)合增速缸和其他等效組合方案也有相同情況，選擇流量控制閥時(shí)，其最小穩(wěn)定流量應(yīng)能滿足執(zhí)行元件最低工作速度的要求，即：q minmina (1)或：q nminq式中：qmin 流量控制閥的最小穩(wěn)定流量，；，min 液壓缸最低工作速度，ms；a一液壓缸有效工作面積；nmin 液壓馬達(dá)最低工作速，rs；q一液壓馬達(dá)排量，。21 根據(jù)流量和系統(tǒng)工作壓力選擇液壓泵液壓泵工作壓力的計(jì)算依照：pp p1 +p其中p 是液壓執(zhí)行

5、元件的最高：t二作壓力，本系統(tǒng)中最高壓力是進(jìn)給缸工進(jìn)時(shí)的進(jìn)口壓力p= 3.85mpa；p是系列執(zhí)行元件間總的管路損失，由原理圖可知，從泵到進(jìn)給缸之間串qmax接有液控閥、行程閥，取,p = 0.5mpa,則液壓泵工作壓力即pp = 3.85 +0.5 =4.35mpa。液壓泵流量的計(jì)算依照：qp k(qmax) (4)最大流量發(fā)生在快速夾緊工況，qmax =78510ms；泄漏系數(shù)k取1.2，則液壓泵總流量qp =1.2 x 7.85 x 10-5m s = 9.42 x 10-560 x 103 lmin= 5.7lmin。依據(jù)以上計(jì)算，選用yba9b變量葉片泵。22 液壓元件的選擇以泵的額

6、定壓力4.35 mpa、流量5.7 lrain為基準(zhǔn)，選擇元件如下223 管道元件液壓系統(tǒng)用油管輸送工作介質(zhì)用管接頭將油管與油管或油管與液壓元件連接起來，因此，管道和管接頭應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，良好的密封，壓力損失要小，裝拆要方便。本系統(tǒng)選用紫銅管，其用途是在中、低壓系統(tǒng)中用，機(jī)床中應(yīng)用較多，可承受壓力為651ompa。其優(yōu)缺點(diǎn)為裝配時(shí)彎曲方便，抗振能力弱，易使油液氧化。24 過濾器過濾器的功用是防止油液的污染和不斷凈化油液，將其污染程度控制在允許范圍內(nèi)。油液的污染會(huì)引起相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的表面劃傷、磨損加劇、甚至卡死，還會(huì)堵塞節(jié)流小孔，影響液壓系統(tǒng)的工作性能。過濾器的過濾精度按其能濾去雜質(zhì)顆粒直徑d的公

7、稱尺寸大小分為四個(gè)等級(jí)：粗(dlooum)、普通(d10looum)、精(d510pum)、特精(d15um)。選用線隙式濾油器，其額定參數(shù)為：壓力6.3mpa、壓力損失0.060.6 mpa、過濾精度50um，安裝在系統(tǒng)的進(jìn)油路上。25 密封裝置密封裝置用來防止液壓元件和液壓系統(tǒng)的內(nèi)漏和外漏，以保證建立起必要的工作壓力和避免污染環(huán)境。密封裝置應(yīng)有良好的密封性能，并隨著壓力的增大能自動(dòng)提高密封性能，密封材料的磨擦因數(shù)要小，耐磨，且磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，價(jià)格低廉。本系統(tǒng)選用o形密封膠圈。26 油箱依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：v=aq (5)式中：q 一液壓泵每分鐘排出壓力油的容積；a一經(jīng)驗(yàn)系數(shù)

8、，本設(shè)計(jì)取a =6 則：v=6 x 12.0 x 10-5 (s)=612.0 x 10 x 60(min)=0.04m 3，考慮實(shí)際的空間要求和散熱要求，確定油箱尺寸為：v =0.5m 0.3m 0.3m3 電氣控制回路設(shè)計(jì)該鉆孑l組合機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、工件定位和夾緊裝置均由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，機(jī)床滑臺(tái)用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。m1為液壓泵電動(dòng)機(jī)，為整個(gè)液壓系統(tǒng)提供能量源，為保證安全，只有系統(tǒng)正常供油后，其它控制電路才能通電工作。m2為主軸電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)主軸箱的刀具主軸，提供切削主運(yùn)動(dòng)，主軸電動(dòng)機(jī)在滑臺(tái)進(jìn)給循環(huán)開始時(shí)啟動(dòng)，滑臺(tái)退回原位后停機(jī)。m3為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，在工件加工的過程中冷卻泵始終工作。3.1 io 分配

9、和plc外部接線圖選用三菱fxin一24mr可編程控制器實(shí)現(xiàn)順序控制和機(jī)床自動(dòng)加工循環(huán)，該plc有l(wèi)4點(diǎn)數(shù)字量輸入和l0點(diǎn)繼電器輸出，。系統(tǒng)的io分配及外部接線如圖4所示，電氣控制線路有如下特點(diǎn)：(1)簡(jiǎn)化手動(dòng)操作步驟，按下按鈕sb2即可完成單次循環(huán)；(2)設(shè)計(jì)了手動(dòng)快退按鈕sb5，解決因特殊原因機(jī)床未停止在原點(diǎn)，循環(huán)無法再啟動(dòng)的問題；(3)為節(jié)省io點(diǎn)數(shù)、簡(jiǎn)化plc程序，將熱繼電器觸頭fri和fr2直接串接在接觸器線圈控制線路中，用于液壓泵電機(jī)和主軸電機(jī)的過載保護(hù)；(4)為防止電氣干擾，液壓系統(tǒng)中的電磁閥均采用24v直流供電，電機(jī)控制用接觸器線圈均采用220v交流供電。(5)液壓泵電動(dòng)機(jī)的啟

10、動(dòng)設(shè)計(jì)了延時(shí)環(huán)節(jié)，待電機(jī)工作正常后電磁閥才開始動(dòng)作；(6)對(duì)工件的夾緊與松開設(shè)計(jì)了延時(shí)保護(hù)。防止對(duì)工件和夾具造成的破壞。 i0分配及plc外部接線圖32 控制程序設(shè)計(jì)控制程序基于三菱swopc fxgpwin c 軟件，采用梯形圖方式編程，如圖5所示。程序描述如下：按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕sb2，對(duì)應(yīng)xoo1置1，輸出yoo4置1，液壓泵電機(jī)mi啟動(dòng)；時(shí)間繼電器to延時(shí)1.8s，待液壓泵電機(jī)工作正常，液壓回路油壓到達(dá)設(shè)計(jì)值后，to使yo03置1，工件夾緊電磁閥yv4開始工作，工件夾緊；夾緊時(shí)間約1 s，壓力繼電器bp動(dòng)作，其觸頭閉合，xoo5置1，yoio置1，夾緊指示燈亮；mo置1，使得yo00、yoo5、yoo6均置1，滑臺(tái)開始進(jìn)給，刀具主軸電機(jī)m2啟動(dòng)，冷卻泵電機(jī)m3啟動(dòng)；進(jìn)給過程中的快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)由液壓回路實(shí)現(xiàn)，滑臺(tái)工進(jìn)到終點(diǎn)位置時(shí)，終點(diǎn)行程開關(guān)sq2被壓下，xoo7置1，yo00置0，yooi置1，進(jìn)給電磁閥yvi失電，快退電磁閥yv2得電，滑臺(tái)后退；后退到原點(diǎn)位置時(shí)，原位行程開關(guān)sq1被壓下，xoo6置1，yoo7置1，原點(diǎn)指示燈亮；mi置1，使得yooi、yo05、yoo6均置0，快退電磁閥失電，主軸電機(jī)m2停止，冷卻泵電機(jī)m3停止；工件松開電磁閥yv3得電，松開時(shí)間08秒后斷開液壓泵電機(jī)mi，整個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。如需立即快退到原位，可按下