MJ-50数控车床液压传动系统的
《气动与液压技术》课程标准
《气动与液压技术》课程标准(60学时)一、课程概述（一）课程性质本课程是高等职业技术教育数控技术专业核心教学与训练项目《机床数控技术》课程的重要组成模块。
通过本课程的学习和项目训练，使学生掌握液压与气压传动系统在数控机床中应用的基础知识、正确使用液压和气压元件、利用元件组装液压和气压传动系统和系统的故障诊断和排除等基本技能。
以培养学生的综合职业能力、创新精神和良好的职业道德，为学生将来从事专业工作和适应职业岗位变化及学习新的生产科学技术打好基础。
（二）课程基本理念坚持以就业为导向，以能力为本位，以培养学生的全面素质为基础，以提高学生的综合职业能力为核心的职教特色。
本课程打破以学科为中心的内容结构体系，突出“必备和够用为度”的职教思想，采用项目教学法，将学科知识按“项目”进行整合，体现以人为本的教学特色，注重学生实践能力的培养。
（三）课程设计思路本课程包含了液压传动和气压传动技术两个模块，每个模块设计了三个项目，每个项目又设置了三个任务，每个任务中均将相关理论与实践有机结合，力求体现让学生在“做中学，学中做”的职教理念，为此每个项目均以生产实际中的具体案例为主，删除复杂的理论计算，降低理论难度，以实际应用为主，以培养学生的应用能力和解决具体实际问题的工作能力。
本课程在内容组织上强调学生的主动性学习，因此在项目开始前先提出学习目标，再进行项目任务分析，这样可使学生在学习之前就明确的任务和要求，可以引起学生的学习兴趣，然后进行知识学习和技能的训练，这样可方便学生的自主学习和评价。
二、课程目标（一）总目标通过学习，使学生初步掌握终身发展必备的液压和气压控制技术相关的基础知识和基本技能，了解这些知识与技能在生产实践中的应用，关注液压和气压控制技术的现状及发展趋势。
学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯和职业规范，能运用相关的专业知识、专业方法和专业技能解决工程中的实际问题。
发展好奇心与求知欲，发展科学探索兴趣，培养坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神，形成科学的价值观；培养学生的团队合作精神，激发学生的创新潜能，提高学生的实践能力。
数控机床第13章 其他辅助装置
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2．执行机构部分
• （1）液压缸。液压缸是液压系统中的执行元件，它是一种 把液体的压力能转变为直线往复运动机械能的装置。它可 以很方便地获得直线往复运动和很大的输出力，结构简单、 工作可靠，制造容易，因此应用广泛，是液压系统中最常 用的执行元件。液压缸按结构特点的不同可分为活塞缸、 柱塞缸和摆动缸三类，活塞缸和柱塞缸用以实现直线运动， 输出推力和速度；摆动缸（或称摆动马达）用以实现小于 360°的转动，输出转矩和角速度。
2021/1/20
16
4．辅件部分
• 液压辅助元件包括过滤器、油箱、管道及管接头、密封件 等。这些元件，从在液压系统中的作用看，仅起辅助作用， 但从保证完成液压系统的任务看，它们是非常重要的。它 们对系统的性能、效率、温升、噪声和寿命影响极大，必 须给予足够的重视。除油箱常需自行设计外，其余的辅助 元件已标准化和系列化，皆为标准件，但应注意合理选用。 是系统中除上述三部分以外的所有其他元件，如油箱，压 力表、滤油器、管路、管接头、加热器和冷却器等。
用液压系统传动功率大、效率高、运行安全可靠的优点。 该加工中心主要实现链式刀库的刀链驱动、上下移动的主 轴箱的配重、刀具的安装和主轴高低速的转换等辅助动作 的完成。图13-6所示为VP1050加工中心的液压系统工作 原理图。整个液压系统采用变量叶片泵为系统提供压力油， 并在泵后设置止回阀2用于减小系统断电或其他故障造成 的液压泵压力突降而对系统的影响，避免机械部件的冲击 损坏。压力开关 YK1 用以检测液压系统的状态，如压力 达到预定值，则发出液压系统压力正常的信号，该信号作 为CNC系统开启后PLC高级报警程序自检的首要检测对象， 如YK1无信号，PLC自检发出报警信号，整个数控系统的 动作将全部停止。
• 数控机床的超程限位保护一般有硬限位和软限位 两种双重保护。硬限位靠行程开关碰撞机械撞块 后，自动切断进给驱动电源，为可靠起见，通常 在硬限位前又设定了软限位。其尺寸距离可通过 修改系统参数来设定，软限位需要在机床回参考 点后才起作用。
机械设备控制技术考纲
《机械设备控制技术》考纲（100分）考纲版本：高等教育出版社，省校企合作精品教材，2013年9月第1版，河南省职业技术教育教学研究室编。
一、课程基本要求1．了解常用低压电器元件的结构，掌握其工作原理和用途，并能正确选择和使用。
2．熟练掌握继电器-接触器控制线路基本组成环节的工作原理，掌握常见故障排除方法，能阅读、分析一般机械设备电气控制电路图，具有设计简单电气控制系统的能力。
3．了解可编程控制器的原理，掌握其常用基本指令的功能及应用，具有使用基本指令编程、安装接线与调试运行的初步能力。
4．理解液压传动的基本概念，掌握液压系统基本回路的组成及工作原理，具有阅读机械设备说明书中液压传动系统图的初步能力。
5．了解气压传动的基本知识，掌握气动基本回路的组成及工作原理，具有阅读机械设备说明书中气动系统图的初步能力。
二、复习内容和复习要求（一）电气控制技术1．了解刀开关、转换开关、自动空气开关、按钮、行程开关、熔断器、交流接触器、中间继电器、时间继电器、热继电器、速度继电器等常用低压电器的结构组成，工作原理及其选用方法。
2．熟练掌握刀开关、按钮、行程开关、熔断器、交流接触器、时间继电器、热继电器的图形符号和文字符号，并能正确选择和使用上述元件。
3．熟练掌握三相异步电动机启保停控制、点动控制电路的工作原理，掌握电路中常见故障的分析与排除方法；掌握电动机顺序控制的工作原理。
4．熟练掌握三相异步电动机Y-△降压起动的工作原理，掌握电路中常见故障的分析与排除方法；了解定子绕组串电阻降压起动、自耦变压器降压起动的工作原理。
5．熟练掌握三相异步电动机双重互锁的正反转控制线路的工作原理，掌握电路中常见故障的分析与排除方法；掌握电动机自动往返控制线路的工作原理。
6．掌握三相异步电动机反接制动的工作原理，掌握电路中常见故障的分析与排除方法；了解能耗制动、电磁抱闸制动的工作原理。
7．掌握整台机床电气控制原理图的分析方法，能熟练分析CA6140普通车床的电气原理图。
第6章 数控机床的液压与#962
2013-5-9
2
6.1 数控机床上典型的液压回路分析
• • • • • 一、MJ-50数控车床液压系统 二、CK3225数控车床液压系统 三、VP1050加工中心液压系统 四、TH6350卧式加工中心液压系统 五、组合机床动力滑台液压系统
3
一、MJ-50数控车床液压系统
• MJ-50数控车床液压系统主要承担卡盘、回转刀架、刀 盘、尾架套筒的驱动与控制。图6-1是MJ-50数控车床 液压系统的原理图。 • 1．卡盘分系统 • 高压夹紧：3Y失电、1Y得电．换向阀2和1均位于左位。 分系统的进油路：液压泵→减压阀6→换向阀2→换向 阀1→液压缸右腔。回油路：液压缸左腔→换向阀1→ 油箱。这时活塞左移使卡盘夹紧(称正卡或外卡)，夹紧 力的大小可通过减压阀6调节。由于阀6的调定值高于 阀7，所以卡盘处于高压夹紧状态。松夹时，使2Y得电、 1Y失电，阀1切换至右位。进油路：液压泵→减压阀 6→换向阀2→换向阀1→液压缸左腔。回油路：液压缸 右腔→换向阀1→油箱。活塞右移，卡盘松开。 • 低压夹紧：油路与高压夹紧状态基本相同，唯一不同 的是这时3Y得电而使阀2切换至右位，因而液压泵的供 油只能经减压阀7进入分系统。通过调节阀7便能实现 低压夹紧状态下的夹紧力。 4
5
一、MJ-50数控车床液压系统
• • • • 3．尾架套筒分系统 尾架套筒通过液压缸实现顶出与缩回。 通过上系统的分析，数控机床液压系统的特点为： （1）数控机床控制的自动化程度要求较高，类 似于机床的液压控制，它对动作的顺序要求较严 格，并有一定的速度要求。液压系统一般由数控 系统的PLC或CNC来控制，所以动作顺序直接用 电磁换向阀切换来实现的较多。 • （2）由于数控机床的主运动已趋于直接用伺服 电动机驱动，所以液压系统的执行元件主要承担 各种辅助功能，虽其负载变化幅度不是太大，但 要求稳定。因此，常采用减压阀来保证支路压力 的恒定。
MJ50数控车床主传动结构设计说明书
. .. .摘要数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。
是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。
数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。
数控车床是数控机床的主要品种之一,它在数控机床中占有非常重要的位置,几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
因此了解数控车床的结构与工作原理是操作、维修、改进数控车床的前提,也是设计一款数控车床的基本。
基于此本文介绍了数控车床的主轴系统、伺服进给系统、刀架系统等的特点、设计要求及结构特点,对于系统部件也作了介绍。
关键词：数控车床主轴系统伺服进给系统刀架系统. .. .AbstractNumerical-controlledLathe isa electromechanicalintegrationproduct,which is multinomial technology for one-piece. Numerical- -controlled Lathe is multituded by mechanism、 electric 、hydraulic、 pressure,pneumatic、 electrino、information and so on. It is main working machine andpossesses high precision、 high efficiency、high automation and high flexibility in the mechanical manufacturing equipment.The technology capability of Numerical-controlledLathe and percentage of machine output and in possession of amount is one of the important signal weighting the whole level of one state national economy extend and commercial manufacture Numerical-controlledLathe isone of main variety of Numerical-controlled Machine,it take a important place in the Numerical-controlled Machine,and for decade years,it is given the prevalence regard from all the world and get the prompt develop.Therefore study the structure and working principle is the premise of operate、maintain、improve Numerical-controlledLathe, also it is thebasic of designing Numerical-controlledLathe.Introduced the characteristics, the design request and the structure characteristicsesof Principal axis system 、Servosystem and Tools systemof Numerical-controlledLathe according to this text, also made a introduction for the system parts.Keywords: NCLathe Principal axis systemServo systemTools system. .. .目录第一章概述 (1)一数控机床的产生与发展 (1)二数控机床的组成与适用围 (1)三数控机床的特点与分类 (3)四数控技术的发展趋势 (4)第二章设计基本思想和主要参数 (5)一课题要求 (5)二设计思想 (5)第三章主轴系统设计与结构 (7)一主传动系统概述 (7)二主轴驱动装置、工作特性及速度控制 (8)三主轴部件 (9)四主传动系统设计与结构说明 (13)第四章进给系统设计与结构 (15)一进给传动系统概述 (15)二交流伺服驱动装置及调速 (17)三位置检测装置 (18)四进给传动机构 (20)五进给传动系统结构说明 (22)总结 (26)参考文献 (27). .. .第一章概述一数控机床的产生及发展科学技术的不断发展,对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。
数控机床液压系统课件
将液压油冷却下来，防止油温过高。
03
数控机床液压系统的性能特点
液压系统的压力、流量与功率
总结词
压力、流量与功率是数控机床液压系统的重要性能指标。
详细描述
液压系统的压力取决于负载大小和液压泵的输出能力。流量 则是指液压油流经液压缸或阀门的体积和速度。功率是指单 位时间内完成的功，液压系统的功率通常由液压泵和液压马 达的转速和扭矩决定。
针对不同的原因采取相应 的措施，如更换密封件、 重新装配或修复液压缸活 塞杆表面损伤等。
泄漏故障预防措施
加强设备的维护和保养， 定期检查密封件和液压系 统的工作状态，及时发现 并解决问题。
案例二
压力不足原因分析
液压系统压力不足的原因主要包 括液压泵输出流量不足、液压缸 或液压马达泄漏、液压管路堵塞
液压系统的响应速度与稳定性
总结词
响应速度与稳定性是评估数控机床液压系统性能的重要因素。
详细描述
响应速度是指液压系统对指令信号的响应时间，通常由液压油的粘度、管道长度和阻力等因素决定。 稳定性则是指液压系统在长时间运行中保持稳定性的能力，包括压力和流量的稳定性。
液压系统的噪声与泄漏
总结词
噪声与泄漏是数控机床液压系统中常见 的问题，需要采取措施进行控制。
02
数控机床液压系统的元件
液压泵
01
02
03
柱塞泵
通过柱塞在缸体中的往复 运动，将机械能转化为液 压能。
叶片泵
利用叶片在转子上的旋转 运动，将机械能转化为液 压能。
齿轮泵
通过齿轮的啮合运动，将 机械能转化为液压能。
液压马达
定量马达
通过定量泵供给的流量驱动马达 旋转。
变量马达
数控机床(第二单元)(第89章))
第一节 数控车床
图8-9电机驱动转塔刀架
1-中心套 2、3、5-齿盘 4-刀架体 6-滚子 7-端面凸轮 8-齿圈 9-缓冲器 10-驱动套 11-驱动盘 12-电机 13-编码器 14-轴 15-无触点开关 16-电磁铁 17-插销 18-碟型弹簧 19、20-定位销
第一节 数控车床
（2） 液压夹盘结构 数控车床工件夹紧装置可采用三爪自定心夹盘、四 爪单动夹盘或弹簧夹头(用于棒料加工)。为了减少数控车床装夹工件的 辅助时间，广泛采用液压或气动动力自定心夹盘。如图8-5所示，液压夹 盘固定安装在主轴前端，回转液压缸l与接套5用螺钉7连接，接套又通过 螺钉与主轴后端面连接，使回转液压缸随主轴一起转动。 （3）主轴编码器 数控车床主轴编码器采用与主轴同步的光电脉冲发生 器。该装置可以通过中间轴上的齿轮1：1地与主轴同步转动，也可以通 过弹性联轴器与主轴同轴安装。利用主轴编码器主要是检测主轴的速度 信号，实现主轴的速度反馈，可用于主轴旋转和进给运动的控制，例如 车削螺纹时，控制主轴旋转与刀架进给之间的同步运动关系。
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第一节 液压与气压传动概述
一个完整的液压系统是由以下几部分组成的。 1．能源部分 它包括泵装置和蓄能器，它们能够输出压力油， 把原动机的机械能转变为液体的压力能并储存起来。 2．执行机构部分 它包括液压缸、液压马达等，它们用来带 动运动部件，将液体压力能转变成使工作部件运动的机械能。 3．控制部分 它包括各种液压阀，用于控制流体的压力、流 量和流动方向，从而控制执行部件的作用力、运动速度和运 动方向，也可以用来卸载，实现过载保护等。 4．辅件部分 是系统中除上述三部分以外的所有其他元件， 如油箱，压力表、滤油器、管路、管接头、加热器和冷却器 等。
数控车床液压系统
数控车床液压系统
河河南南工工业业职职业业技技术学学院院
数控车床液压系统
相关知识：
二、 MJ-50型数控车床液压
系统的工作原理
2、 回转刀架动作回路 刀 盘 固 紧 ， 刀 架 反 转
河南工业职业技术学院
数控车床液压系统
相关知识： 二、 MJ-50型数控车床液 压系统的工作原理
3、 尾座套筒的伸缩运动 尾 座 套 筒 伸 出
河南工业职业技术学院
数控车床液压系统
数控车床液压系统
河河南南工工业业职职业业技技术术学学院院
课程导入：
数控车床液压系统
数控车床是靠数字化程序 来实现各种加工动作的。在数 控车床上进行车削加工时，其 自动化程度高，能获得较高的 加工质量。
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课程目标：
数控车床液压系统
知识目标：
1.掌握数控车床的液 压系统控制原理 2.了解数控车床液压 系统的特点
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数控车床液压系统
相关知识：
二、 MJ-50型数控车床液压系
统的工作原理
卡
盘
1、卡盘的夹紧与松开
正
卡
高
压
松
开
状
态
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数控车床液压系统
相关知识：
二、 MJ-50型数控车床液压
系统的工作原理
2、 回转刀架动作回路 刀 盘 松 开 ， 刀 架 正 转
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相关知识： 二、 MJ-50型数控车床液 压系统的工作原理
3、 尾座套筒的伸缩运动 尾 座 套 筒 退 回
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数控车床液压系统
数控车床液压系统
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二、液压油的性质
1）液体的粘性 液体在外力作用下流动时, 液体分子间的内聚力会阻碍分子间的相对运动, 而产生内摩擦力, 这一特性称为液体的粘性。液体流动时会呈现粘性, 而静止液体不呈现粘性。粘性的大小可以用粘 度表示, 粘度是液体最重要的特性之一, 是选择液压油的主要依据。液体的常用粘度有动力粘度、 运动粘度、相对粘度等。 2．液体的可压缩性 液体受压力作用而发生体积减小的性质称为液体的可压缩性。液体的可压缩性大小一般用体积 压缩系数K(单位压力变化下的体积相对变化量)表示。在常温下，一般可认为油液是不可压缩的， 但当液压油中混有空气时, 其抗压缩能力会显著降低。应力求减小油液中混入的空气。
h2 A1
或
h1 A2
式中h1 、 h2分别为小活塞和大活塞的位移。
从上式可知，两活塞的位移和两活塞的面积成反比，将A1h1= A2h2两边同除以活塞移动的时
间t得
A1
h1 t
A2
h2 t
v2 A1
即
v1 A2
（1-1-3）
式中v1 、v2分别为小活塞和大活塞的运动速度。
从式1-1-3可看出，活塞的运动速度与活塞的的作用面积成反比。
3、液压油的要求与选用 1）液压油的要求：液压传动系统所用的液压油一般应满足的要求有：对人体无害且成本低廉； 合适的粘度,良好的粘温特性；润滑性能好，防锈能力强；质地纯净，杂质少；对金属和密封件的相 容性好；氧化稳定性好，不变质；抗泡沫性和抗浮化性好；体积膨胀系数小；燃点高，凝点低等。 对于不同的液压系统，则需根据具体情况突出某些方面的使用性能要求。 2）液压油的选用：主要选择油的品种与粘度等级。根据液压传动系统的工作环境、工况条件 和液压泵的类型等选择液压油的品种。确定粘度等级时要考虑系统压力、环境温度，运动部件速度 等。
压缸中液体的压力p2为 W/A2 。由于两缸互通而构成一个密封容器 , 根据帕斯卡原理
则有p1 =p2，即：
FW
A1 A2
W A2
或
F A1
（1-1-2）
2．运动关系
如果不考虑液体的可压缩性、泄漏和缸体、油管的变形，从图1-1-1b可以看出，被小活塞压出
的油液的体积必然等于大活塞向上升起后大缸增加的油液体积，即 A1h1= A2h2
三、液压传动系统的组成
从液压千斤顶例子可以看出，液压传动系统由以下五个部分组成： 1．动力元件 动力元件即液压泵，它是将原动机输入的机械能转换为液压能的装置, 其作用是 为液压系统提供压力油，它是液压系统的动力源。 2．执行元件 执行元件是指液压缸和液压马达，它是将液体的压力能转换为机械能的装置，其 作用是在压力油的推动下输出力和速度(或力矩和转速), 以驱动工作部件。 3．控制调节元件 控制调节元件是指各种阀类元件, 如溢流阀、节流阀、换向阀等。它们的 作用是控制液压系统中油液的压力、流量和方向, 以保证执行元件完成预期的工作运动。 4．辅助元件 辅助元件指油箱、油管、管接头、滤油器、蓄能器等，这些元件分别起散热贮 油、输油、连接、过滤等作用, 以保证系统正常工作, 是液压系统不可缺少的组成部分。 5．工作介质 工作介质即传动液体, 通常为液压油, 其作用是实现运动和动力的传递。
Ah/t物理意义是单位时间内流过某一截面积为A的流体体积，称为流量qv ，即
qv Av
因此
qv A1v1 Av2
（1-1-4）
如果已知进入液压缸的流量为 qv ，则活塞运动速度为
v qv A
（1-1-5）
在液压缸中液流的流速可以认为是均匀分布的(液体流动速度与活塞运动速度相同)。由式
(1-1-5)可得到另外一个重要要基本概念, 即“当液压缸的有效工作面积A一定时, 活塞运动速度v取
决于进入液压缸的流量qv”。流速的单位为 m/s。
3．功率关系 由式1-1-2 和6）
上式左端为输入功率，右端为输出功率，这说明在不计损失的情况下输入功率等于输出功率，
由1-1-6还可得出
P pA1v1 pA2v2 pqv
（1-1-7）
由式1-1-7可以看出，液压与气压传动中的功率P可以用压力p和流量qv的乘积来表示，压力p和 流量qv是流体传动中最基本、最重要的两个参数，它相当于机械传动中的力和速度，它们的乘积即 为功率。
MPa(兆帕)。换算关系为：1MPa=103kPa=106Pa 。
图1-1-1b为应用帕斯卡原理的液压千斤顶工作原理图。在两个相互连通的液压缸密
封腔中充满油液, 小活塞和大活塞的面积分别为 A1 和 A2, 在大活塞上放一重物 W, 小活塞上施加一平衡重力 W 的力 F 时, 则小液压缸中液体的压力 p1 为 F/A1, 大液
四、液压传动的优缺点
液压传动与其它传动方式相比 , 有以下优缺点： 1．液压传动的优点 1) 液压传动可以输出大的推力或大转矩, 可实现低速大吨位运动, 这是其它传动方式所不能 比的突出优点。
1．力比关系
当液体相对静止时, 液体单位面积上所受的法向力称为压力, 它在物理学中称为压 强, 但在液压传动中称为压力 , 压力通常用p表示。即：
p F A
（1-1-1）
式中F为外力对液面的作用力（N），A 为承压面积（m2）。压力p的单位为 N/m2(牛
/米2)或Pa(帕斯卡)。由于Pa 单位太小, 工程使用不便, 因而常采用 kPa(千帕) 和
项目一 液压动力元件及辅助元件的拆装
一、液压传动的工作原理
图 1-1-1 为液压千斤顶的工作原理图。大缸体 3 和大活塞 4 组成举升缸。杠杆手柄 6 、小缸 体 8 、活塞 7 、单向阀 5 和 9 组成手动液压泵。活塞和缸体之间保持良好的配合关系,又能实现 可靠的密封。当抬起手柄 6,使小活塞 7 向上移动 , 活塞下腔密封容积增大形成局部真空时,单向阀 9 打开, 油箱中的油在大气压力的作用下通过吸油管进入活塞下腔,完成一次吸油动作。当用力压下 手柄时, 活塞 7 下移,其下腔密封容积减小,油压升高, 单向阀 9 关闭,单向阀 5 打开, 油液进入举 升缸下腔, 驱动活塞 4 使重物 G 上升一段距离, 完成一次压油动作。反复地抬、压手柄, 就能使油 液不断地被压人举升缸, 使重物不断升高, 达到起重的目的。如将放油阀 2 旋转 90°,活塞 4 可以 在自重和外力的作用下实现回程。