数控液压伺服系统设计原理与应用

液电控制技术与应用
２ 数控液压伺服阀的结构和工作原理 ２．１ 数控液压伺服阀的结构如图 ２， 数控液压缸 的结构如图 ３。
１ 步进电机 ２ 法兰 ３ 螺钉 ４ 阀体 ５ 联轴节 ６ 限动盖 ７ 定位 套 ８ 芯轴 ９ 阀杆 １０ 阀套 １１ 挡垫 １２ 隔垫 １３ 轴承 １４ 密封 圈 １５ 螺盖 １６ 反馈螺统的安全性， 保密性。 网络会计变手工分散操作为计算机集中数据处 理， 数据处理形式发生了质的变化。会计软件必须从 存放在服务器和磁盘等设施上的数据安全和在传输 过程中信息安全两个方面人手， 着重考虑内部控制 的安全性问题。建立健全内部控制， 建立数据保护机 构， 加强数据的保密和安全。要增强网络安全防范能 力， 采用防火墙技术， 网络防毒， 信息加密存储通讯， 身份识别、授予权等措施。 （ ４） 企业必须提高自身系统功能的网络技术。 要通过网络技术帮助企业实现财务与业务协 同， 彼此共享， 实现远程报表 、报 账 、查 账 、审 计 等 远 程处理， 动态进行会计核算的在线财务管理。 （ ５） 加强会计电算化理论研究。
满足要求。这些设备有的本来就装有液压缸， 在应用 时只需略加改进就可使用。对于制造新设备， 可根据 需要重新设计制造。汽车制造企业是发展很快的行 业 ， 需 要 大 量 冲 压 设 备 ， 例 如 轿 车 车 身 、车 门 、车 窗 等， 在加工时用一只液压缸不能完成， 要用数只或更 多的液压缸（ 油 缸 群） 才 能 共 同 完 成 ， 这 种 情 况 下 用 数控液压伺服系统更显优势， 用计算机控制是很容 易实现的。
关键词： 润滑保养 地下铲运机 设备管理
Ｔｈｅ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｕｓｅ ｏｆ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｅｒｖｏ Ｓｙｓｔｅｍ
ＳＵＮ Ｒｕｊｕｎ （ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｄｅｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｄｅｚｈｏｕ ２５３０２３） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ， ｗｅ ｃｈａｎｇｅ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｅｌｅｃｔｒｏ－ ｈｙ－ ｄｒａｕｌｉｃ ｓｅｒｖｏ－ ｃｏｎｔｒｏｌ ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｎｕｍｅｒａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔａｂｓ ｉｓ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｅｒｖｏ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｗｅ ｕｓｅ ｔｈｅ ＰＬＣ ｆｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｓｔｅｐｐｉｎｇ ｍｏｔｏｒ， ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｃａｎ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｒａｐｉｄｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｙｓｔｅｍ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｇｒｅａｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｓｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎｓｔａｌｌｍｅｎｔ， ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｅｒｖｏ ｂｒａｋｅ， ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｅｒｖｏ ｃｙｌｉｎｄｅｒ
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现代制造技术与装备 ２００７ 第 ２ 期 总第 １７７ 期
轧辊间隙中经过， 就将钢锭轧制成所需形状， 一种型 钢要经过多次轧制才能成型， 对于精度要求较高的 钢材， 手工操作难以达到要求， 并且轧辊下压时两端 难以达到同步， 致使压制的钢材质量低。如果用两只 数控液压缸来吊装轧辊， 由计算机精密控制， 不仅能 保证两轧辊之间间隙准确， 且轧辊两端同步， 发现误 差时也能方便准确调整， 保证轧钢质量。如在轧制钢 板（ 特别是轧薄板时） 用数控液压缸吊装轧辊将使钢 板质量大幅度提高， 用数控液压缸吊装轧辊， 消除丝 杠的磨损， 减少维修费用和维修时停机停产的损失。
现代制造技术与装备 ２００７ 第 ２ 期 总第 １７７ 期
数控液压伺服系统设计原理与应用
孙如军 （ 德州学院机电工程系， 德州 ２５３０２３）
摘 要： 为了提高液压系统控制精度， 一改传统的电液伺服控制， 应用数字控 制— ——即 数 控 液 压 伺 服 系统。充分利用计算机技术的飞速发展， 采用 ＰＬＣ 控制步进电机， 不仅能够满足数控液压系统的快速性和 可靠性要求， 而且大大降低成本。
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图 １ 数控液压伺服系统的组成
数控液压系统结构的改进， 所需步进电机功率较小， 不需采用宽调速伺服电机等大功率伺服电机系统， 就能大大降低成本。
１．２ 液压缸、液马达和液压泵站是液压行业的老 产品， 只要按数控液压伺服系统的要求选取精度较 高的即可应用。
１．３ 伺服控制元件是液压伺服系统中最重要、最 基本的组成部分， 它起着信号转换、功率放大及反馈 等控制作用［２］。所以整个数控液压伺服系统的关键部 件就是数控伺服阀， 它必需将电脉冲控制的步进电 机的角位移精确地转换为液压缸的直线位移 （ 或液 马达的角位移） 也可以说， 只要有了合格的数控伺服 阀， 就能获得不同的数控液压伺服系统。
图 ３ 数控液压缸结构
２．２ 工作原理 ２．２．１ 数控液压伺服阀和液压缸匹配工作原理： 如图 ２ 和图 ３， 步进电机 １ 通过法兰 ２ 用螺钉 ３ 与阀 体 ４ 联接， 电机轴通过联轴节 ５ 与芯轴 ８ 联接， 阀杆 ９ 被定位套 ７ 固定在芯轴 ８ 上， 阀杆可随芯轴在阀套 １０ 中轴向移动， 阀套被限动盖 ６ 固定在阀体 ４ 中， 压 力油口 Ｐ 回油口 ０ 分别与阀体上相应的油道相通， 阀体 ４ 的左端有两只球轴承 １３ 被档垫 １１ 和隔垫 １２ 定位， 用螺盖 １５ 固定在阀体中， 反馈螺母 １６ 被两只 球轴承固定； 芯轴 ８ 的左端加工有外螺纹， 拧入反馈 螺母的内螺纹中。当有电脉冲输入， 步进电机产生角 位移， 带动芯轴角位移， 由于反馈螺母被两只球轴承 固定， 不能轴向位称， 螺母与活塞杆中的反馈螺杆刚 性连接， 在活塞杆静止的条件下也不能转动， 迫使芯 轴产生直线位移， 带动阀杆产生轴向位移， 打开阀的 进回油通道， 压力油经阀套开口处进入液压缸， 油压 推动活塞作直线位移， 由于活塞杆固定在机床导轨 上不能转动， 迫使活塞杆中的反馈螺杆作旋转运动， 带动伺服阀的反馈螺母旋转， 旋转方向与芯轴方向 相同， 使芯轴巡回原位， 当芯轴退回到 ０ 位时， 阀杆 关闭了进回油口， 油缸停止运动， 活塞杆运动的方
结论： 本文介绍了数控伺服系统的组成和应用， 重点分析了数控伺服阀的结构和工作原理， 只要我 们有了满足要求的数控伺服阀， 就能获得不同的数 控液压伺服系统。鉴于该系统的优越性， 虽然还有很 多问题， 但是我们有理由相信市场应用前景值得期待。
参考文献： ［１］ 王占林．近代电气液压伺服控制．北京： 北京航空航天大 学出版社， ２００５ ［２］ 姜继海．液压传动（ 第 ２ 版） ．哈尔滨： 哈尔滨工业大学出 版社， ２００４
１ 步进电机 ２ 法兰 ３ 螺钉 ４ 阀体 ５ 联轴节 ６ 限动盖 ７ 定位 套 ８ 芯轴 ９ 阀杆 １０ 阀套 １１ 挡垫 １２ 隔垫 １３ 轴承 １４ 密封 圈 １５ 螺 盖 １６ 反 馈 螺 母 １７ 锁 紧 螺 母 １８ 活 塞 １９ 反 馈 螺 杆 副 ２０ 油 管 ２１ 油 缸 体 ２２ 接 头 ２３ 支 撑 盖 ２４ 活 塞 杆 ａ 、ｂ 进回油孔
因 此 发 达 国 家 已 应 用 数 字 控 制— — — 即 数 控 液 压 伺服系统来取代电液伺服控制系统， 经过几年的努 力， 设计并研制成功自己的数控液压伺服系统， 超越 传统的电液伺服控制系统， 大大提高控制精度。本文 仅就该系统作简要介绍。
１ 数控液压伺服系统的组成 系 统 由 数 控 装 置 、数 控 伺 服 阀 、数 控 液 压 缺 或 液 马达、液压泵站四大部分组成。系统框图如图 １ 所示： １．１ 数控装置： 包括控制器， 驱动器和步进电机。 之所以要采用步进电机， 是由于计算机技术的飞速 发展， 使步进电机的性能在快速性和可靠性方面能 够满足数控液压系统的要求， 而其价格低廉， 又由于
图 ４ 数控伺服阀和液马达匹配
３ 数控液压伺服系统的应用领域 ３．１ 用于中型机床： 车床的应用是各类机床中比 较基本的形式， 用一只行程较大的数控液压缸作机 床的纵向运行部件， 另一只行程和缸径较小的数控 液压缸作车床的横向运行部件， 数控系统采用两坐 标车床控制系统， 辅助部件有液压站一台、回转刀架 一台、车床主轴脉冲发生器等， 其结构和一般的数控 机床系统基本相同， 特点在于： 用数控液压缸代替大 功率伺服电机和滚珠螺杆副， 数控系统采用小功率 步进电机系统， 因而推力大、成本低。 其他重型机床的应用， 基本和车床相似， 例如铣 床的应用要采用三坐标标可以加工一些复杂而精密 的零件。滚齿机在加工鼓形齿时采用数控液压伺服 系统， 保证齿面的精度， 数控液压缸所占空间小， 便 于安装。 ３．２ 用于冶金机械— ——轧钢机 轧钢机的工作原理是由一对轧辊完成钢锭的轧 制和成型， 下面一个轧辊是固定的， 由轴承支撑， 动 力带动旋转； 上面一个轧辊由支架通过螺杆吊装， 经 过螺杆可操作上轧辊上、下运动。轧钢时， 由人工操 纵手把， 将上轧辊将下到一定位置， 钢锭从旋转的两
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（ 上接第 ５８ 页） 管理思想的发展、用户需求的变化 与多样性， 使得任何的应用系统都无法覆盖所有用 户的所有实际需求， 因此管理软件还应当有一个易 于扩展的框架结构。这种框架结构使得开发商今后 对软件的维护和扩展变得更为容易， 也使应用系统 的客户化和二次开发变得简单， 还可以为将来实现 多种管理软件系统（ 来自于不同供应商， 应用于不同 行业） 的彼此衔接打下基础。
１ 步进电机 ２ 法兰 ３ 螺钉 ４ 阀体 ５ 联轴节 ６ 限动盖 ７ 定位 套 ８ 芯轴 ９ 阀杆 １０ 阀套 １１ 挡垫 １２ 隔垫 １３ 轴承 １４ 密 封 圈 １５ 螺 盖 １６ 反 馈 螺 母 ２６ 键 ２７ 旋 转 轴 ２８ 油 管 接 头 ２９ 液马达壳体 ３０ 安装孔 ａ 、ｂ 进回油孔