数控车床的液压系统(精选、)
【项目十数控车床的液压系统】
项目目标：
1、掌握阅读和分析液压传动系统图的步骤和方法；
2、掌握液压泵及液压马达的类型、工作原理及符号；
3、掌握液压缸的类型、结构、特点及符号；
4、掌握辅助元件的类型、作用及符号；
5、掌握方向控制阀及方向控制回路；
6、掌握压力控制阀及压力控制回路；
7、掌握流量控制阀及速度控制回路。
任务引入：
数控车床是目前应用最广泛的数控机床之一，主要用于轴类和盘类等回转体零件的加工。通过数控加工程序的运行，能自动完成外圆柱面、锥面、成型表面、端面及螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等工艺，特别适合于复杂形状零件加工。MJ-50数控车床由液压系统驱动的部分，主要有车床卡盘的夹紧与松开、卡盘夹紧力的高低压转换、回转刀架的松开与夹紧、刀架刀盘的正转及反转、尾座套筒的伸出与退回等，液压系统中各电磁铁的动作由数控系统的PLC控制实现。如图10-1所示为MJ-50数控车床液压系统原理图。
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图10-1数控车床液压系统原理图
阅读和分析液（气）压传动系统图的步骤如下：
1、了解设备的功用及对液压系统动作和性能的要求，如工作循环、顺序动作等；
2、初步分析液压系统图，按执行元件个数将其分解为若干个子系统；
3、对每个子系统进行分析，分析组成子系统的基本回路及各液压元件的作用，按执行元件的工作循环分析实现每步动作的进油和回油路线；
4、根据设备对系统中的各子系统之间的顺序、同步、互锁、防干扰等要求，分析各子系统之间的联系，读懂整个液压系统的工作原理；
5、归纳出设备液压系统的特点和使设备正常工作的要领，加深对整个液压系统的理解。
在任务引入中，我们已经了解了数控车床的功用及对液压系统动作的要求。根据执行元件的数量，我们可以将整个液压系统划分为卡盘夹紧-松开子系统，刀架刀盘转位子系统、刀架刀盘松开-夹紧子系统和套筒伸出-退回子系统。为了便于分析，我们将油箱、过滤器、液压泵、单向阀及压力表归纳为数控车床的液压源部分。
【任务一液压源部分】
任务描述：
如图10-1-1所示，数控车床液压系统的液压源部分由油箱1、过滤器2、液压泵3、单向阀4、和压力表5组成，主要用来向整个油路提供具有一定压力、流量的洁净的液压油。其中液压泵3为动力元件，油箱1、过滤器2、压力表5及将各
元件连接在一起的油管和管接头为辅助元件，单向阀4为控制调
制调节元件。
任务目标：
1、掌握液压泵的类型、工作原理及符号；
2、掌握辅助元件的类型、工作原理及符号；
3、掌握液压油的主要性质；
4、掌握单向阀的类型、工作原理及符号。
图10-1-1 液压源部分任务实施：
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3 / 49一、 液压泵
液压泵是液压传动系统的能量转换装置，它将原动机输入的机械能转换为液体的压力能，在液压传动系统中属于动力元件，是液压传动系统的重要组成部分。
1、 液压泵符号
液压泵按输出流量是否可以调节分为定量泵和变量泵两类。液压泵的图形符号如图
10-1-2所示。
2、泵的工作原理 液压泵是靠密封容腔容积的变化来工作的。
如图10-1-3所示为液压泵的工作原理图。柱塞2
在弹簧4的作用下紧压在偏心轮1上，当偏心轮1
由原动机带动旋转时，柱塞2便在偏心轮1和弹
簧4的作用下在缸体3内往复运动。柱塞右移时，
缸体中密封工作腔a 的容积变大，产生真空，油
箱中的油液便在大气压力作用下，通过吸油单向
阀6吸入缸体内，实现吸油；柱塞左移时, 缸体
中密封工作腔a 的容积变小，油液受挤压，便通
过压油单向阀5输送到系统中去,实现压油。如果
偏心轮不断地旋转，液压泵就会不断地完成吸油
和压油动作，因此就会连续不断地向液压系统供
油。
由此可以看出，液压泵正常工作必备的条件是：（1) 具有密封容积，密封容积可以周期性变化。液压泵理论上输出的流量与密封容积的变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其它因素无关。（2）油箱内液体的压力必须大于或等于大气压力，这是容积式液压泵能够吸入油液的外部条件。因此，为保证液压泵正常吸油，油箱必须与大气相通，或采用封闭的充
图10-1-3液压泵工作原理图 1﹣偏心轮 2﹣柱塞 3﹣泵体 4﹣弹簧 5、6﹣单向阀
单向变量泵 双向定量泵 双向变量泵
单向定量泵 图10-1-2 液压泵的图形符号
4 / 49压油箱。（3）具有相应的配油装置将吸油腔和排油腔隔开，保证液压泵有规律地连续吸、排液体。液压泵的结构原理不同，其配油装置也不相同。
2、 液压泵的主要工作参数
1、压力
（1）工作压力
工作压力是指液压泵实际工作时输出油液的压力。工作压力值取决于液压泵输出到系统中的液体在流动过程中所受的阻力。
（2）额定压力
额定压力是指液压泵在连续工作过程中允许达到的最高压力。额定压力值的大小由液压泵零部件的结构强度和密封性来决定。
（3）最高允许压力
最高允许压力是指在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值。
2、排量和流量
液压泵的排量V 指在无泄漏的情况下，泵每转一转所能排出的油液体积。排量的大小可根据液压泵的密封油腔几何尺寸变化计算得出。常用单位为r cm /3。
液压泵的理论流量t q 指在无泄漏的情况下，液压泵单位时间内输出的油液体积。其值等于泵的排量V 和泵轴转速n 的乘积。
t q ＝Vn （2－1）
液压泵的实际流量q 指单位时间内液压泵实际输出的油液体积。由于在工作过程中，泵的出口压力不等于零，因而存在内部泄漏量1q ， 使得泵的实际流量小于泵的理论流量。
q ＝t q －1q （2－2）
液压泵的额定流量n q 指泵在额定转速和额定压力下输出的实际流量。流量的单位为min /L 或s m /3。
3、功率和效率
液压泵由电动机驱动，输入量是转矩和转速，输出量是液体的压力和流量。如果不考虑
5 / 49液压泵在能量转换过程中的损失，则输出功率o P 等于输入功率i P ，也就是等于它们的理论功率t P ，即
o P = i P = t P = t pq = pVn = ωt T = t nT π2 （2－3） 实际上，液压泵在能量转换过程中是有能量损失的。
（1）液压泵功率损失
液压泵的功率损失有容积损失和机械损失两部分。
容积损失主要是因为液压泵内部泄漏造成的流量上的损失。液压泵的实际输出流量总是小于其理论流量。容积损失的大小用容积效率表征，即
t t t t V q q q q q q q /1/)(/?-=?-==η （2－4） 式中取泄漏量p K q 1=?，即泄漏量和泵的工作压力p 成正比，1K 是液压泵的泄漏系数。
机械损失主要是因为液压泵内流体粘性和机械摩擦造成的转矩上的损失。驱动泵的实际转矩总是大于其理论上需要的转矩。机械损失的大小用机械效率表征，即
)/(/T T T T T t t i t m ?+==η （2－5）
（2）液压泵的功率
液压泵的实际输出功率o P 等于实际输出流量与工作压力的乘积，即
pq P o = （2－6）
液压泵的实际输入功率i P 由电动机或柴油机提供，即
i i i nT T P πω2== （2－7）
（3）液压泵的总效率
液压泵的总效率是泵的输出功率与输入功率之比，即
v m i o P P ηηη==/ （2－8）
3、 常见液压泵类型
液压泵按照结构形式可以分为齿轮式、叶片式及柱塞式三大类。
（1）齿轮泵
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齿轮泵是一种常用的液压泵，其主要特点是抗油液污染能力强，体积小，价格低廉，但内部泄漏比较大，噪声大，流量脉动大，排量不能调节。因此齿轮泵通常被用于工作环境比较恶劣的各种低、中压系统中。
齿轮泵中齿轮的齿形以渐开线为多，在结构上可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵，
其中外啮合齿轮泵应用广泛。
如图10-1-4所示为外啮合齿轮泵的工作原
理图。由于齿轮端面与壳体端盖之间的缝隙很小，
齿轮齿顶与壳体内表面的间隙也很小，因此可以看
成将齿轮泵壳体内分隔成左、右两个密封容腔。当
齿轮按图示方向旋转时，右侧的齿轮逐渐脱离啮
合，因此这一侧的密封容腔的体积逐渐增大，形成
局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经泵
的吸油口进入这个腔体，因此这个容腔称为吸油
腔。随着齿轮的转动，每个齿间中的油液从右侧被
带到了左侧。在左侧的密封容腔中，轮齿逐渐进入
啮合，使左侧密封容腔的体积逐渐减小，把齿间的
油液从压油口挤压输出，因此这个容腔称为压油腔。当齿轮泵不断地旋转时，齿轮泵的吸、压油口不断地吸油和压油，实现了向液压系统输送油液的过程。在齿轮泵中，吸油区和压油区由相互啮合的轮齿和泵体分隔开来，因此没有单独的配油机构。
齿轮泵工作时，压油腔的压力高，吸油腔的压力很低，这样对齿轮产生不平衡径向力，
使轴弯曲变形，轴承磨损加快。为了减小径向力对泵带来的不良影响，可采取缩小压油口的办法。
（2）叶片泵
叶片泵具有结构紧凑、流量均匀、
噪声小、运转平稳等优点， 因而被广
泛用于中、低压液压系统中。但它也存
在着结构复杂，吸油能力差，对油液污
染比较敏感等缺点。
叶片泵按其输出流量是否可调，分
图10-1-4 外啮合齿轮泵工作原理图 1－壳体 2－主动齿轮 3－从动轮
7 / 49为定量叶片泵和变量叶片泵。按结构可分为单作用式(转子每转一周，完成一次吸、排油液)和双作用式（转子每转一周，完成两次吸、排油液）两大类。单作用叶片泵多用于变量泵，双作用叶片泵均为定量泵。
如图10-1-5所示为变量叶片泵工作原理图。变量叶片泵主要由转子1、定子2、叶片3
和配油盘(图中未画出)等零件组成。其中定子的内表面是圆形的，转子与定子之间有一偏心量e ，配油盘只开一个吸油窗口和一个压油窗口。当转子转动时，由于离心力作用，叶片顶部始终压在定子内圆表面上。这样，两相邻叶片间就形成了密封容腔。当转子按图示方向旋转时，泵内右侧的容腔体积逐渐增大，为吸油腔，左侧的容腔体积逐渐减小，为压油腔，它们容积的变化分别对应着吸油和压油过程。由于在转子每转一周的过程中，泵完成吸油、压油各一次，因此也称为单作用式叶片泵。单作用式叶片泵的转子受不平衡液压力的作用,故又被称为非平衡式叶片泵。在结构上转子与定子的偏心量是可调节的，所以单作用叶片泵也是变量泵。
如图10-1-6所示为定量叶片
泵的工作原理图。定子内表面近
似为椭圆柱形，该椭圆柱形由八
段曲面拼合而成，两段半径为R
的大圆弧面、两段半径为r 的小
圆弧面以及连接圆弧面的四段过
渡曲面组成。转子1和定子2是
同心的，当转子沿图示方向转动
时，叶片3在离心力和通往叶片
底部压力油的作用下紧贴在定子
的内表面上，在相邻叶片之间形
成密封腔。由图可以看出，右上
角和左下角（B 腔及D 腔）的密封
容腔容积逐渐变小，所在的油腔为压油腔；左上角和右下角（A 腔及C 腔）的密封容腔容积逐渐变大，所在的油腔为压油腔。在吸油腔和压油腔上，配油盘提供了相应的吸油窗口和压油窗口，并将吸油腔和压油腔隔开。可以看出，当转子转一转时，泵完成吸油、压油动作各两次，所以称为双作用叶片泵。这种叶片泵的两个吸、压油腔是径向对称分布的，所以作用
图10-1-6 定量叶片泵工作原理图 1－转子 2－定子 3－叶片 A 、C －吸油腔 B 、D －压油腔
8 / 49图10-1-7 径向柱塞泵工作原理图 1－配油轴 2－柱塞 3－转子 4－定子 在转子上的液压力是径向平衡的，因此双作用叶片泵又称为平衡式叶片泵，这种泵的排量是不可调的，为定量泵。
（3）柱塞泵
柱塞泵是靠柱塞在泵体内作往复运动造成密封容积的变化来实现吸油和压油。与齿轮泵
和叶片泵相比，该泵能以最小的尺寸和最小的重量供给最大的动力，为一种高效率的泵，但制造成本相对较高，该泵用于高压、大流量、大功率的场合。
柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同，可分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两大类。其中柱
塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞沿轴向布置的泵称为轴向柱塞泵。为了连续吸油和压油，柱塞数必须大于等于3。
如图10-1-7所示为径向柱塞泵的工作原
理图。这种泵主要由配油轴1、柱塞2、转子3、
定子4组成。其中配油轴1是固定不动的，柱
塞2在转子3的径向孔内运动,形成泵的密封
工作容腔。转子3和定子4之间有一个偏心e ，
显然，当转子按图示方向转动时，位于下半周
的工作容腔处于吸油状态， 位于上半周的工
作容腔则处于压油状态。改变定子与转子偏心
距e 的大小和方向，就可以改变泵的输出流量
和泵的吸、压油方向。因此径向柱塞泵可以做
成单向或双向变量泵。由于径向柱塞泵的径向
尺寸大，自吸能力差，配油轴受径向不平衡液
压力作用，易于磨损。这些原因限制了转速和工作压力的提高。
轴向柱塞泵中的柱塞是轴向排列的。当泵体轴线和传动轴轴线重合时，称为斜盘式轴向柱塞泵。如图10-1-8所示为斜盘式轴向柱塞泵工作原理图，泵体3上均匀分布了若干个轴向柱塞孔，孔内装有柱塞2，柱塞2紧
压在斜盘1上。传动轴5带动泵体3、柱塞2一起转动，由于斜盘的作用，迫
使柱塞在柱塞孔内作往复运动，柱塞在
自下而上回转的半周内逐渐向外伸出，
使缸体内密封工作腔容积不断增大，产生局部真空，为吸油腔。柱塞在自上而下回转的半周内，又逐渐向里推入，使密封工作腔容积不断减小，为压油腔。泵体每转一转，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸压油。改变斜盘的倾角γ，可以改变柱塞往复行程的大小，因而可以改变泵的排量。如果改变斜盘倾角的方向，可以改变泵的吸压油方向，而成为双向变量轴向柱塞泵。
5、液压泵的选用原则
液压泵的应用可以分为两大类，一类为固定设备用液压装置，如各类机床、液压机和轧钢机等；另一类为移动设备用液压装置，比如起重机、车辆和各种工程机械等。两类液压装置对液压泵的选用有较大的差异，详见表10-1-1。
表10-1-1 液压泵选用
固定设备移动设备
原动机多为电动机，转速稳定，且多为1500r/min
原动机多为内燃机，转速变化范围较大，一般为
500r/min~4000r/min
多采用中压范围：7MPa~21MPa, 个别可达25 MPa 多采用中、高压范围：14MPa~35MPa, 个别可达40MPa 环境温度稳定，液压装置的工作温度为50℃~70℃环境温度变化大，液压装置的工作温度为-20℃
~110℃
工作环境比较清洁工作环境较脏，尘埃多
因在室内工作，要求噪声不超过80dB 因在室外工作，噪声允许达90dB
空间尺寸较宽裕，利于设备的维护空间尺寸紧凑，不利于设备的维护选择液压泵的原则是根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求，首先确定液压泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号，还要考虑价格、维护方便与否等问题。
二、辅助元件
1、油管和管件
液压系统中常用的油管有钢管、铜管、尼龙管、
塑料管、橡胶软管等。钢管常用于拆装方便的固定
元件连接，中、高压用无缝钢管，低压用焊接管。紫铜管易于弯曲，主要用于装配不方便的场合。尼
图10-1-9 管路符号工作管路控制管路
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10 / 49龙管和塑料管常用于回油管和卸油管。管路符号如图10-1-9所示。
管接头是油管与油管、油管与液压元件之间的连接件。液压系统中油液的泄漏多发生在
管路的连接处，所以管接头的重要性不容忽视。管接头必须在强度足够的条件下，能够在振动、压力冲击下保持管路的密封性，在高压处不能向外泄漏，在有负压的吸油管路上不允许空气向内渗入。常用的管接头有焊接式管接头、卡套式管接头、扩口式管接头、快速接头等。
如图10-1-10（a ）所示，焊接式管接头是把相连接的管子的一端与管接头的接管2焊
接在一起，通过螺母将接管与接头体压紧。
如图10-1-10（b ）所示，卡套式管接头主要由接头体、接管、螺母、卡套和组合垫圈
这几个基本零件组成。卡套是一个在端部带有锋利刃口的金属环，刃口的作用是在装配时切入被连接的油管而起连接和密封作用。
如图10-1-10（c ）所示，扩口式管接头是将接管穿入导套后扩成喇叭口（约74°～90°），再用螺母把导套连同接管一起压紧在接头体的锥面上形成密封。
如图10-1-10（d ）所示，当系统中某一局部不需要经常供油时，或是执行元件的连接
管路要经常拆卸时，往往采用快速接头与高压软管配合使用。图中快速接头各零件的位置为油路接通位置,外套6把钢球8压入槽底使接头体10和2连接起来，单向阀4和11互相推挤使油路接通。当需要断开时,可用力将外套向左推，同时拉出接头体10，油路断开。与此同时，单向阀阀心4和11在各自弹簧3和12的作用下外伸，顶在接头体2和10的阀座上，使两个管内的油封闭在管中，弹簧7使外套6回位。这种接头在液压和气压系统中均有应用。
（a ）焊接式管接头 1-接头体 2-接管 3-螺母 4-O 形圈
5-组合垫圈 （b ）卡套式管接头 1-接头体 2-接管 3-螺母 4-
卡套 5-组合垫圈
（c ）扩口式管接头
（d ）快速接头
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2、 油箱
油箱的功用主要是储存并散发油液中的热量，释放混在油液
中的气体，沉淀油液中的杂质等作用。液压系统中的油箱有总体
式和分离式两种。总体式油箱是利用机器设备机身内腔作为油
箱，这种油箱结构紧凑，各处漏油易于回收，但维修不便，散热
条件不好。分离式油箱是设置一个单独油箱，与主机分开，减少了油箱发热和液压振动对工作精度的影响，因此得到了普遍的应用。油箱符号如图10-1-11所示。
3、 过滤器
油液中的杂质会使液压元件内部相对运动部分的表面划
伤，加速磨损或卡死运动件，堵塞阀口，腐蚀元件，使系统工
作的可靠性和寿命降低。因而，可在适当的部位上安装过滤器，
截留油液中的污染物，使油液保持清洁，保证液压系统正常工
作。
过滤器按滤芯材料和结构的不同，可分为网式、线隙式、
纸芯式、烧结式和磁性过滤器，按过滤精度可分为粗、普通、精和特精四种。网式过滤器属于粗滤清器，常装于液压泵吸油管路上。磁性过滤器常与其他形式滤芯制成复合式过滤器，适用于机床液压系统。过滤器符号如图10-1-12所示。
4、 蓄能器
在液压传动系统中，蓄能器用来储存和释放油液的压力能。
当系统的压力高于蓄能器内的压力时，系统中的油液充进蓄能
器中，直到蓄能器内外压力相等；反之，当蓄能器内的压力高
于系统的压力时，蓄能器内的油液流到系统中去，直到蓄能器
内外压力平衡。因此,蓄能器可以在短时间内向系统提供压力
油，也可以吸收系统的压力脉动和减小压力冲击。蓄能器符号如图10-1-13所示。
三、液压油
液压油是液压系统的重要组成部分，它除了传递能量外，还起着润滑摩擦副的作用。
图10-1-11油箱符号
图10-1-12过滤器符号 图10-1-13蓄能器符号
因此，要求液压油具有合适的粘度，良好的粘温特性，良好的抗泡性和空气释放性（即要求油液在工作中产生的气泡少且气泡能很快破灭，溶混于油中的微小气泡容易释放出来），较低的凝点和倾点（即要求油液有良好的低温流动性），良好的氧化安定性、抗磨性和良好的防腐防锈性等。
四、单向阀
单向阀为方向控制阀的一种，其作用是控制液压系统油路的通、断。
（1）普通单向阀
普通单向阀的作用是控制油液只能按一个方向流动，而反向不能流动，简称单向阀。如图10-1-14所示为普通单向阀的结构示意图，主要由阀体1、阀芯2和弹簧3组成。当压力油从阀体左端的通口A流入时,克服弹簧3作用在阀芯上的力，使阀芯向右移动，打开阀口，通过阀芯上的轴向孔和径向孔，从阀体右端的通口B流出。当压力油从阀体右端的通口B 流入时，液压力和弹簧力一起使阀芯压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无法通过。
单向阀中的弹簧主要用来克
服阀芯复位时的摩擦力和惯性力，
并使单向阀关切迅速可靠。弹簧刚
度一般较小，以免液流通过时产生
过大的压力损失。一般单向阀的开
启压力为0.03~0.05MPa。
(2)液控单向阀
如图10-1-15所示为液控单
向阀结构示意图，它主要由单向阀
和液控装置两部分组成。和普通单
图10-1-15 液控单向阀结构示意图
液控单向阀符号图P1P2
单向阀符号图
P1P2
图10-1-14 单向阀结构示意图
1-阀体 2-阀芯 3-弹簧
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向阀相比，多了一个控制口K。当控制口K不通压力油时，其作用和单向阀一样，正向导通，反向截止。当控制口K通压力油时，压力油推动控制活塞1向上移动，克服弹簧3的作用，顶开阀芯2，使进油口A和出油口B导通，油液在正反方向上均可流动。
液控单向阀具有良好的单向密封性，常用于液压系统的保压、锁紧和平衡回路。这种阀也称为液压锁。
习题
1、填空题
(1)液压泵是液压传动系统的能量转换装置，它将原动机输入的转换为液体的，在液压传动系统中属于，是液压传动系统的重要组成部分。
(2)液压泵实际工作时输出的压力称为_ _ __；泵在连续运转时允许使用的最高工作压力称为__ __；泵短时间内超载所允许的极限压力称为。
(3) 在没有泄漏的情况下,根据泵的几何尺寸计算得到的流量称为_ _；泵在规定转速和额定压力下输出的流量称为_ __；泵在某工作压力下实际输出的流量称为。
(4)液压泵按照结构形式可以分为、及三大类；液压泵按输出流量是否可以调节分为和两大类。
(5) 液压系统中常用的油管有、、、、等。常用的管接头有、、、等。
(6) 过滤器按滤芯材料和结构的不同，可分为、、、、和，按过滤精度可分为、、和四种。过滤器属于粗滤清器，常装于液压泵吸油管路上。
(7) 阀具有良好的单向密封性，常用于液压系统的保压、锁紧和平衡回路。这种阀也称为液压锁。
2、简答题
(1)液压泵正常工作必备的条件是什么？
(2)简述单向阀的作用。
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【任务二刀架刀盘子系统】
任务描述：
数控车床中，当回转刀架换刀时，首先是刀盘松开，之后刀盘转到指定位置，最后刀盘
夹紧。如图
10-2-1刀架刀盘子系统液压回路所示，刀盘的夹紧与松开，由电磁阀
6控制。刀架刀盘子系统利用换向阀6来控制油液的流动方向，
从而控制液压缸7活塞的运动方向，以控制刀架刀盘的
松开和夹紧。
任务目标：
1、掌握换向阀的工作原理及其符号；
2、掌握液压缸的结构及符号；
3、会分析刀架刀盘子系统；
4、能分析简单方向控制回路。
任务实施：
一、换向阀
换向阀是利用改变阀芯与阀体的相对位置，控制相应油路接通、切断或变换油液的方向，从而实现对执行元件起动、停止或运动方向改变的控制。
1、换向阀的工作原理
滑阀式换向阀是利用阀芯在阀体内作轴向滑动实现换向的。如图10-2-2所示为滑阀式换向阀工作原理。阀芯1是一个具有多段环形槽的圆柱体（图示阀芯有3个台肩），阀体2孔内有若干个沉割槽（图示阀体为5槽），每个沉割槽都通过相应的孔道与外部相通，其中P为进油口，T为回油口，A和B与液压缸两腔相连。当阀芯处于左位时，P与B、A与T相通，活塞向左运动。当阀芯处于右位时，P与A、B与T相通，活塞向右运动。
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7
1YA
图10-2-1刀架刀盘子系统
图10-2-2 换向阀工作原理
(a)阀芯处于左位(b) 阀芯处于右位
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2、换向阀的图形符号
如表10-2-1所示，为常见换向阀的图形符号。
换向阀符号含义如下：
（1）方格表示换向阀的工作位置，二格即二个工作位置。
（2）在一个方格内，箭头“↓”或堵塞符号“┳”或“┻”与方格的相交点数为油口通路数。箭头“↓”表示两油口相通，但不表示液流方向，“┳”或“┻”表示换向阀内通道被封闭，不通流。
（3）P表示进油口，T表示回油口，A和B表示连接执行元件的油口，L表示卸油口。
（4）三位换向阀的中格和二位换向阀靠近弹簧的一格为常态位置，即阀芯未受到控制力作用时所处的位置。靠近控制符号的一格为控制力作用下所处的位置。二位二通阀有常开型和常闭型两种，前者的常态位两油口相通，后者则不通。在液压原理图中，一般按换向阀图形符号的常态位置绘制。
（5）换向阀的控制方式和复位弹簧的符号画在方格的两侧。
表10-2-1 常见换向阀图形符号
二位二通阀二位三通阀二位四通阀
三位四通阀二位五通阀三位五通阀
3、三位换向阀的中位机能
三位换向阀中位时各油口的连通方式称为它的中位机能。不同机能的阀，阀体通用，仅阀芯台肩结构、尺寸及内部通孔情况有区别。常用中位机能的结构原理、机能代号、图形符号及机能特点和作用如表10-2-2所示。
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表10-2-2 三位换向阀中位机能机能
代号结构原理图
中间位置图形符号
机能特点和作用
三位四通三位五通
O 各油口全部封闭,缸两腔闭锁,泵不卸荷,液压缸充满油,从静止到起动平稳；制动时运动惯性引起液压冲击较大；换向位置精度高
H 各油口全部连通，泵卸荷，缸成浮动状态，缸两腔接通油箱，从静止到起动有冲击；制动时油口互通，换向平稳，但换向位置变动大
Y 泵不卸荷，缸两腔通回油，缸成浮动状态，从静止到起动有冲击。制动性能介于0型与H型之间
P
压力油P与缸两腔连
通，可实现差动回路，
从静止到起动较平
稳；制动时缸两腔均
通压力油，故制动平
稳；换向位置变动比
H型的小
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M 泵卸荷，缸两腔封闭，从静止到起动较平稳；换向时与0型相同，可用于泵卸荷液压缸锁紧的液压回路中
3、常见换向阀的操纵方式
换向阀按照操纵方式的不同可分为手动、机动、电磁动、液动和电液动等类型。常见换向阀操纵方式如表10-2-3所示。
表10-2-3 常见换向阀操纵控制方式
按钮式人力控制手柄式人力控制弹簧控制顶杆式机械控制滚轮式机械控制液压控制电磁控制电液控制
(1) 机动换向阀
机动换向阀又称行程阀,它是通过行程
挡块或凸轮推动阀芯实现换向的。如图
10-2-3所示为二位三通机动换向阀的结构
及图形符号。当阀处于常态位时，P与A通；
当行程挡块5压下滚轮4时,P与B相通，实
现换向。机动换向阀结构简单,动作可靠,换
向位置精度高。
（2）电磁换向阀
电磁换向阀简称电磁阀，它利用电磁铁
吸力控制阀芯动作，实现换向。电磁阀包括
滑阀和电磁铁两部分，按电源不同，电磁铁
可分为交流电磁铁和直流电磁铁两种。交流
图10-2-3机动换向阀
1-弹簧 2-阀芯 3-阀上盖 4-滚轮 5-挡块
（a）（b）
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电磁铁使用电压为220V或380V，其优点是电源方便，电磁吸力大，换向迅速。缺点是起动电流大，在阀芯卡住时易烧毁电磁铁线圈。直流电磁铁的使用电压为24V，其优点是工作可靠，换向冲击小，噪声小，但需要有直流电源。按电磁铁的衔铁是否浸泡在油里，电磁铁可分为干式和湿式两种。干式电磁铁不允许油液进人电磁铁内部，因此推动阀芯的推杆要有可靠的密封。湿式电磁铁可以浸在油液里工作，所以电磁阀的相对运动件之间就不需要有可靠的密封，减小了阀芯的运动阻力，提高了滑阀换向的可靠性。湿式电磁铁性能好，但价格较高。
如图10-2-4所示为三位四通电磁换向阀的结构及图形符号。当电磁铁不通电时,阀芯3两端的对中弹簧4使阀芯处于中位，此时油口P、A、B、T均不相通。当右端电磁铁通电时，右衔铁1通过推杆2将阀芯3推至左端，此时控制油口P与B相通，A与T相通。当左端电磁铁通电时,则阀芯移至右端，油口P与A相通，B与T相通。电磁阀操纵方便,布置灵活,便于实现自动控制,但电磁铁吸力有限,所以电磁阀只宜用于流量不大的系统。
（3）液动换向阀
液动换向阀是利用控制油路的压力油推动阀芯实现换向的。如图10-2-5所示为三位四
图10-2-4 直流湿式三位四通电磁换向阀
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通液动换向阀的结构及符号。当阀芯两端控制油口C1、C2都没有压力油通入时, 阀芯在弹簧力的作用下处于中位，此时P、A、B、T各油口互不相通。当C1通压力油、C2回油时,阀芯向右移动，此时P与A相通，B与T相通。当C2通压力油、C1回油时，阀芯向左移动，此时P与B相通,A与T相通。液动换向阀的优点是结构简单，动作可靠、平稳，由于液压驱动力大，故可用于大流量的系统。
（4）电液动换向阀
电液动换向阀是由电磁阀和液动阀组成的复合阀。其中液动阀实现主油路的换向，称为主阀；电磁阀用来控制主阀，称为先导阀。这种阀综合了电磁阀和液动阀的优点,具有控制方便、流量大的特点。
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如图10-2-6为电液动换向阀的结构与图形符号。当先导阀两端的电磁铁均不通电时，
电磁阀处于中位，控制油液被切断，主阀芯两端均不通控制压力油，在弹簧的作用下处于中位，此时各油口均关闭。当电磁铁3通电时，电磁阀左位进入工作位置，控制压力油经P （或外接油口P ′）→A ′→单向阀1→主阀芯左端油腔，回油经主阀芯右端油腔→节流阀6 →B ′→T ′→油箱。此时主阀左位处于工作位置，实现P 与A 相通，B 与T 相通。同理，当电磁铁5通电、3断电时，则P 与B 相通、A 与T 相通。
阀体内的节流阀可以调节主阀芯的运动速度，从而控制换向时间，使其在灵敏与平稳之
间获得调整。控制压力油可来自主油路的P 口，也可以另设独立的油源。
（5）手动换向阀
(a)
(b)
(c)
图10-2-6 电液动换向阀 1、7-单向阀 2、6-节流阀 3、5-电磁铁 4-电磁阀阀芯 8-液动换向阀
数控机床液压系统设计
摘要 本论文针对目前国内外数控车床的现状、发展动态和发展方向及其在现代工业中的重要作用，运用液压元件的基本理论，对其主关键结构液压系统箱进行了原理分析和优化设。根据设计的实际需要，对车床液压系统开展研究，并对液压系统的结构元件和液压控制系统的结构进行了优化设计。并介绍了一种在三爪卡盘上加装摆动式液压缸和平面螺旋机构的螺旋摆动式液压缸增力机构的结构。叙述了主要的设计步骤和参数的确定。 关键词：数控车床液压油泵液压油缸液压控制阀三爪卡盘性能分析参数优化设计 G RADUATE D ESIGN (T HESIS) 设计(论文)题目：数控机床液压系统设计 指导教师：李洪奎 I
Abstract The present paper in view of the present domestic and foreign numerical control lathe present situation, the development tendency and the development direction and in the modern industry vital role, the utilization hydraulic unit basic theory, has carried on the static analysis and the optimized design to its important structure lathe bed, then achieved the instruction designs and enhances the numerical control lathe technical performance the goal. According to the design actual need, the method of hydraulics systems used in the actual project the related theory and the realization principle has carried on the elaboration, and has carried on the lathe bed champing and drive module design as well as the optimized design. The research process mainly divides into hydraulic system analysis and hydraulic control of the optimization designs, obtained the lathe bed static stress and the strain, and has carried on the optimized design to the lathe bed structure, has carried on a more scientific appraisal to the product. Key word：Numerical control lathe ;Hydraulic pumps ;Hydraulic cylinders ;control valves;performance analysis ;Optimized design II
数控车床维护保养手册
数控车床保养维护 目录 前言 一、数控机床主要的日常维护与保养工作的内容 1、选择合适的使用环境 2、为数控车床配备数专业人员 3、长期不用数控车床的维护与保养 4、数控系统中硬件控制部分的维护与保养 5、机床机械部分的维护与保养 6、机床主轴电机的维护与保养 7、机床进给伺服电机的维护与保养 8、机床测量反馈元件的维护与保养 9、机床电气部分的维护与保养 10、机床液压系统的维护与保养 11、机床气动系统的维护与保养 12、机床润滑部分的维护与保养 13、可编程机床控制器 生，必须做好日常维护工作，所以要求数控车床维护人员不仅要有机械、加工工艺以及液压气动方面的知识，也要具备电子计算机、自动控制、驱动及测量技术等知识，这样才能全面了解、掌握数控车床，及时搞好维护工作。 一、数控机床主要的日常维护与保养工作的内容： 1、选择合适的使用环境 数控车床的使用环境<如温度、湿度、振动、电源电压、频率及干扰等）会影响机床的正常运转，所以在安装机床时应严格要求做到符合机床说明书规定的安装条件和要求。在经济条件许可的条件下，应将数控车床与普通机械加工设备隔离安装，以便于维修与保养。 2、为数控车床配备数专业人员 这些人员应熟悉所用机床的机械部分、数控系统、强电设备、液压、气压等部分及使用环境、加工条件等，并能按机床和系统使用说明书的要求正确使用数控车床。 3、长期不用数控车床的维护与保养 在数控车床闲置不用时，应经常经数控系统通电，在机床锁住情况下，使其空运行。在空气湿度较大的霉雨季节应该天天通电，利用电器元件本身发热驱走数控柜内的潮气，以保证电子部件的性能稳定可靠。 4、数控系统中硬件控制部分的维护与保养 每年让有经验的维修电工检查一次。检测有关的参考电压是否 数控拉床中液压系统故障及维修方法 由于数控机床在生产加工过程中的普遍应用，对数控车床液压系统的维护保养要求标准更高，如果使用维护不当，则严重影响车床的可靠性和使用寿命。 目前拉床液压系统存在问题主要有:溜板工作时产生振动;噪声超过85dB;维修困难和维修费用高;耗能大、油温高等问题。造成这几种问题的主要原因是选用的标准液压元件为淘汰产品和有关的液压元件设计不正确。数控拉床液压技术驱动方式是利用油泵的，在技术上优势特别明显，加工工艺更加精密，并且硬度也有了明显的提高，产品的耐磨性更加好。 液压拉床可以加工各种不同形状的零件，如方孔、花键、各种角等等。液压是液压拉床的传动方式，并且传动的方向可以进行变化，并不是单一的，因此具有很好的灵活性。液压拉床可以实现多种操作方式，使机床和液压形成一体化，在使用功能上有了成倍提升。 液压拉床冷却系统有着良好的构造结构，只要操作正确，不会出现问题。如出现切屑问题，一般均是由于操作不当。如果要避免操作不当，先要利用正确的切屑方式，把切削液放到容器里面的时候，就要注意不能全部倒满，留有空间可以让切屑充分储存住。否则过多的切屑就会导致车削液的空间被占用，最终导致液面的上升。对于多余 的切屑进行清理，维护液压拉床生产的清洁卫生。 另一方面，应注意根据额定拉力来进行具体的拉削作业。因为拉床在生产过程中，拉削能获得较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度，提高生产效率。保护好拉刀，因为锋利拉刀可以针对不同形状的拉床进行加工，特别是硬质合金可转位拉刀在拉削效率上更高，更要特别养护。 液压系统在数控拉床中的作用，详细分析拉床中液压系统中会出现的故障以及维修方法维护方法，以及拉床液压系统的结构和原理。拉床的生产过程中，拉削能获得较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度，提高生产效率。保护好拉刀，因为锋利的拉刀可以针对不同形状的拉床进行加工，尤其是硬质合金可转位拉刀在拉削效率上更高，需要额外养护。 一、拉床液压系统中液压油泵不输油的原因及相应的解决方法： (一)产生原因1.溢流阀无压力，因此液压油泵输出的油从滋流阀排回油箱，而无油输人液压油泵中。2.液压系统中的操纵阀卡住或安装电磁铁的螺钉脱落及电磁铁铁芯上的销钉断裂或脱落。 数控机床进给系统设计 第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反 馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。 开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。 全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。 数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。 直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。 交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数 车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。 1 引言 1.1毕业设计的背景及目的 制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国或地区经济的实力，科技水平，生活水准和国防实力。国际市场的竞争归根到底是各国制造生产能力及机械制造装备的竞争。 随着机械制造生产模式的演变,对机械制造装备提出了不同的要求.在50年代“刚性”生产模式下，通过提高效率，自动化程度,进行单一或少品种的大批量生产，以“规模经济”实现降低成本和提高质量的目的。在70年代主要通过改善生产过程管理来进一步提高产品质量和降低成本。在80年代，较多地采用数控机床，机器人，柔性制造单元和系统等高技术的集成来满足产品个性化和多样化的要求，以满足社会各消费群体的不同要求。从90年代开始，为了对世界生产进行快速响应，逐步实现社会制造资源的快速集成，要求机械制造装备的柔性化程度更高,采用拟实制造和快速成形制造技术[1]。 工业发达国家都非常注重机械制造业的发展，为了用先进技术和工艺装备制造业，机械制造装备工业得到先发展。对比之下，我国目前机械制造业的装备水平还比较落后，表现在大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加专用工艺装备，数控机床在机械制造装备中的比重还非常低，导致“刚性”强,更新产品速度慢，生产批量不宜太小，生产品种不宜过多；自动化程度基本上还是“一个工人，一把刀，一台机床”，导致劳动生产率低下，产品质量不稳定。因此，要缩小我国同工业发达国家的差距,我们必须在机械制造装备方面大下功夫，其中最重要的一个方面就是增加数控机床在机械制造装备中的比重[1]。 通过这次毕业设计，可以达到以下目的：1，培养综合运用专业基础知识和专业技能来解决工程实际问题的能力；2，强化工程实践能力和意识,提高本人综合素质和创新能力；3，使本人受到从事本专业工程技术和科学研究工作的基本训练,提高工程绘图、计算、数据处理、外文资料文献阅读、使用计算机、使用文献资和手册、文字表达等各方面的能力；4，培养正确的设计思想和工程经济观点，理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度以及积极向上的团队合作精神。 数控拉床液压系统的维修与维护 一、液压系统的维修与维护 由于数控机床在生产加工过程中的普遍应用，对数控车床液压系统的维护保养要求标准更高，如果使用维护不当，则严重影响车床的可靠性和使用寿命。目前拉床液压系统存在问题主要有：溜板工作时产生振动；噪声超过85dB;维修困难和维修费用高；耗能大、油温高等问题。造成这几种问题的主要原因是选用的标准液压元件为淘汰产品和有关的液压元件设计不正确。 数控拉床液压技术驱动方式是利用油泵的，在技术上优势特别明显，加工工艺更加精密，并且硬度也有了明显的提高，产品的耐磨性更加好。液压拉床可以加工各种不同形状的零件，如方孔、花键、各种角等等。液压是液压拉床的传动方式，并且传动的方向可以进行变化，并不是单一的，因此具有很好 的灵活性。液压拉床可以实现多种操作方式，使机床和液压形成一体化，在使用功能上有了成倍提升。液压拉床冷却系统有着良好 的构造结构，只要操作正确，不会出现问题。如出现切屑问题，一般均是由于操作不当。要避免操作不当，先要利用正确的切屑方式，把切削液放到容器里面的时候，就要注意不能全部倒满，留有空间可以让切屑充分储存住。否则过多的切屑就会导致车削液的空间被占用，最终导致液面的上升。对于多余的切屑进行清理，维护液压拉床生产的清洁卫生。 另一方面，应注意根据额定拉力来进行具体的拉削作业。因为拉床在生产过程中，拉削能获得较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度，提高生产效率。保护好拉刀，因为锋利拉刀可以针对不同形状的拉床进行加工，特别是硬质合金可转位拉刀在拉削效率上更高，更要特别养护。 二、维护保养内容及要求 1日常保养 1.1定期时间：每班班前、班后。1.2作业时间：各15分钟内。1.3班前 1.3.1擦干净外露导轨、活塞杆尘土及油污。132按润滑规定 注油。1.3.3空车试运转。 1.3.4检查油泵压力、油缸工作情况。 1.4班后 1.4.1清理拉屑。 1.4.2擦拭拉床各部外表。1.4.3机床各部位归位。2 一级保养 2.1定期时间：每季度一次。2.2作业时间：4小时内。2.3外表 2.3.1擦拭机床外表，罩盖及附件，达到内外清洁，无锈蚀，无黄袍。2.3.2检查补齐螺钉、螺母、手柄（球）、油杯等。2.4工作台、拖板与导轨。 第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 数控机床故障诊断与维修论文 摘要:数控机床故障诊断数控机床是个复杂的系统,一台数控机床既有机械装置、液压系统,又有电气控制部分和软件程序等。组成数控机床的这些部分, 由于种种原因,不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障,导致数控机床不能正常工作。故障诊断是进行数控机床维修的第一步,它不仅可以迅速查明故障原因,排除故障,也可以起到预防故障发生与扩大的作用。文章结合数控机床中几个故障的维修实例,说明加强理论学习,适当了解数控系统硬件的相关连接及工作原理，了解PLC与外部器件的联系，并注重系统保养，对于准确维修数控机床故障, 降低机床故障率具有重要意义。 关键词: 数控机床PLC ;故障诊断; 故障维修 一、数控机床故障诊断的基本方法 数控设备是一种自动化程度较高,结构较复杂的先进加工设备,是企业的重点、关键设备。要发挥数控设备的高效益,就必须正确的操作和精心的维护,才能保证设备的利用率。正确的操作使用能够防止机床非正常磨损, 避免突发故障; 做好日常维护保养,可使设备保持良好的技术状态, 延缓劣化进程,及时发现和消灭故障隐患,从而保证安全运行,故障诊断是进行数控机床维修的第一步,它不仅可以迅速查明故障原因, 排除故障, 也可以起到预防故障的发生与扩大的作用。一般来说, 数控机床的故障诊断方法主要有以下几种: （一常规诊断法 对数控机床的机、电、液等部分进行的常规检查, 通常包括:（1 检查电源的 规格（包括电压、频率、相序、容量等是否符合要求；（2CNC、伺服驱动、主轴驱动、电机、输入/输出信号的连接是否正确、可靠；（3CNC、伺服驱动等装置内的印制电路板是否安装牢固, 接插部位是否有松动；（4CNC、伺服驱动、主轴驱动等部分的设定端、电位器的设定、调整是否正确；（5液压、气动、润滑部件的油 液压传动系统三级项目 ——机床液压传动系统 学院： 班级： 成员： 指导教师： 日期：2012年6月22日 一、液压传动系统概述 液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压传动技术广泛应用于现代机床生产中，我们以数控车床为例，介绍液压传动系统在机床中的应用。 现代数控机床在实现整机的全自动化控制中，除数控系统外，还需要配备液压传动装置来辅助实现整机的自动运行功能。液压传动装置由于使用工作压力高的油性介质，因此机构输出力大，机械机构紧凑，动作平稳可靠，易于调节，噪声较小。 液压传动系统在数控机床中具有如下辅助功能： （1）自动换刀所需的动作。如机械手的伸、缩、回转和摆动及刀具的松开和夹紧动作。 （2）机床运动部件的运动、制动和离合器的控制、齿轮拨叉挂档等。 二、设计机床液压传动系统的依据 （1）机床的总体布局和工艺要求，包括采用液压传动所完成的机床运动种类、机械设计时提出可能用的液压执行元件的种类和型号、执行元件的位置及其空间的尺寸范围、要求的自动化程度等。 （2）机床的工作循环、执行机构的运动方式（移动、转动或摆动），以及完成的工作范围。 （3）液压执行元件的运动速度、调速范围、工作行程、载荷性质和变化范围。（4）机床各部件的动作顺序和互锁要求，以及各部件的工作环境与占地面积等。（5）液压系统的工作性能，如工作平稳性、可靠性、换向精度、停留时间和冲出量等方面的要求。 （6）其它要求，如污染、腐蚀性、易燃性以及液压装置的质量、外形尺寸和经 济性等。 三、设计液压传动系统的步骤 1、明确对液压传动系统的工作要求，是设计液压传动系统的依据，由使用部门以技术任务书的形式提出。 2、拟定液压传动系统图。（1）根据工作部件的运动形式，合理地选择液压执行元件；（2）根据工作部件的性能要求和动作顺序，列出可能实现的各种基本回路。此时应注意选择合适的调速方案、速度换接方案，确定安全措施和卸荷措施，保证自动工作循环的完成和顺序动作和可靠。 液压传动方案拟定后，应按国家标准规定的图形符号绘制正式原理图。图中应标注出各液压元件的型号规格，还应有执行元件的动作循环图和电气元件的动作循环表，同时要列出标准（或通用）元件及辅助元件一览表。 3、绘制液压系统工作图，编制技术文件。 四、设计液压传动系统时应注意问题 1、在组合基本回路时，要注意防止回路间相互干扰，保证正常的工作循环。 2、提高系统的工作效率，防止系统过热。例如功率小，可用节流调速系统；功率大，最好用容积调速系统；经常停车制动，应使泵能够及时地卸荷；在每一工作循环中耗油率差别很大的系统，应考虑用蓄能器或压力补偿变量泵等效率高的回路。 3、防止液压冲击，对于高压大流量的系统，应考虑用液压换向阀代替电磁换向阀，减慢换向速度；采用蓄能器或增设缓冲回路，消除液压冲击。 4、系统在满足工作循环和生产率的前提下，应力求简单，系统越复杂，产生故障的机会就越多。系统要安全可靠，对于做垂直运动提升重物的执行元件应设有平衡回路；对有严格顺序动作要求的执行元件应采用行程控制的顺序动作回路。此外，还应具有互锁装置和一些安全措施。 5、尽量做到标准化、系列化设计，减少专用件设计。 五、数控车床液压系统的原理图 1、数控机床进给系统概述 1.1 伺服进给系统概述 数控机床的伺服进给系统由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构和执行部件组成。它的作用是接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作转换和放大后，经伺服驱动装置（直流、交流伺服电动机，功率步进电机，电业脉冲马达等）和机械传动机构，驱动机床的工作台、主轴刀架等执行部件实现工作进给和快速移动。数控机床的伺服进给系统与一般机床的进给系统有本质的差别，他能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置，以及几个执行部件按一定运动规律所合成的运动轨迹。 1.2 伺服进给系统分类 数控私服进给系统按有无位置检测和反馈进行分类，有以下三种： (1)开环伺服系统 (2)半闭环伺服系统 (3)闭环伺服系统 1.3 伺服进给系统的基本要求 (1)精度要求 (2)响应速度 (3)调速范围 (4)低速、大转矩 2、运动设计 2.1传动方案拟定 数控机床按控制方式分为开环、闭环、半闭环，由于采用直流式交流伺服电机的闭环控制方案，结构复杂，技术难度大，调试和维修困难，造价也高。闭环控制可以达到很好的机床精度，能补偿机械传动系统中各种误差，消除间隙、干扰等对加工精度的影响，一般应用于要求高的数控设备中，由于数控车床加工精度不十分高，采用闭环系统的必要性不大。若采用直流或交流伺服电机的半闭环控制，精度较闭环控制的查，但是稳定性好，成本较低，调试维修较容易；但是对于经济型数控机床来说必要性不大。故在本次设计中，采用开环控制步进电机驱动。 确定设计任务后，初步拟定三种传动方案即1电机直接与丝杠相连；2电机通过同步带的传动带动丝杠转动；3电机通过齿轮传动带动丝杠转动。 步进电机具有如下优点 : 数控车床液压系统设计 【摘要】本论文针对目前国内外数控车床的现状、发展动态和发展方向及其在现代工业中的重要作用，运用液压元件的基本理论，对其主关键结构液压系统箱进行了原理分析和优化设计。 根据设计的实际需要，对车床液压系统开展研究，并进行了主油箱液压动力站、静压油箱液压动力站及液压卡盘的设计以及优化设计。 并对液压系统的结构元件和液压控制系统的结构进行了优化设计。 【关键词】数控车床、液压油泵、液压油缸、液压控制阀、性能分析、优化设计【ABSTRACT】The present paper in view of the present domestic and foreign numerical control lathe present situation, the development tendency and the development direction and in the modern industry vital role, the utilization hydraulic unit basic theory, has carried on the static analysis and the optimized design to its important structure lathe bed, then achieved the instruction designs and enhances the numerical control lathe technical performance the goal. According to the design actual need, to the lathe bed development research, the method of hydraulics systems used in the actual project the related theory and the realization principle has carried on the elaboration, and has carried on the lathe bed champing and drive module design as well as the optimized design. The research process mainly divides into hydraulic system analysis and hydraulic control of the optimization designs, analyzed the hydraulic tool to use hydraulic power station and hydraulic systems, obtained the lathe bed static stress and the strain, and has carried on the optimized design to the lathe bed structure, has carried on a more scientific appraisal to the product. 【Key word】Numerical control lathe 、Hydraulic pumps 、Hydraulic cylinders 、control valves、performance analysis 、Optimized design 数控机床液压系统的保养与维护 一、选择适合的液压油 液压油在液压系统中起着传递压力、润滑、冷却、密封的作用,液压油选择不恰当就是液压系统早期故障与耐久性下降的主要原因。应按随机《使用说明书》中规定的牌号选择液压油,特殊情况需要使用代用油时,应力求其性能与原牌号性能相同。不同牌号的液压油不能混合使用,以防液压油产生化学反应、性能发生变化。深褐色、乳白色、有异味的液压油就是变质油,不能使用。 二、防止固体杂质混入液压系统 清洁的液压油就是液压系统的生命。液压系统中有许多精密偶件,有的有阻尼小孔、有的有缝隙等。若固体杂质入侵将造成精密偶件拉伤、发卡、油道堵塞等,危及液压系统的安全运行。一般固体杂质入侵液压系统的途径有:液压油不洁;加油工具不洁;加油与维修、保养不慎;液压元件脱屑等。可以从以下几个方面防止固体杂质入侵系统: 1加油时 液压油必须过滤加注,加油工具应可靠清洁。不能为了提高加油速度而去掉油箱加油口处的过滤器。加油人员应使用干净的手套与工作服,以防固体杂质与纤维杂质掉入油中。 2 保养时 拆卸液压油箱加油盖、滤清器盖、检测孔、液压油管等部位,造成系统油道暴露时要避开扬尘,拆卸部位要先彻底清洁后才能打开。如拆卸液压油箱加油盖时,先除去油箱盖四周的泥土,拧松油箱盖后,清除残留在接合部位的杂物(不能用水冲洗以免水渗入油箱),确认清洁后才能打开油箱盖。如需使用擦拭材料与铁锤时,应选择不掉纤维杂质的擦拭材料与击打面附着橡胶的专用铁锤。液压元件、液压胶管要认真清洗,用高压风吹干后组装。选用包装完好的正品滤芯(内包装损坏,虽然滤芯完好,也可能不洁)。换油时同时清洗滤清器,安装滤芯前应用擦拭材料认真清洁滤清器壳内底部污物。 三、液压系统的清洗 清洗油必须使用与系统所用牌号相同的液压油,油温在45～80℃之间,用大流量尽可能将系统中杂质带走。液压系统要反复清洗三次以上,每次清洗完后,趁油热时将其全部放出系统。清洗完毕再清洗滤清器、更换新滤芯后加注新油。 数控机创进给系统 数控机床的进给传动系统常用伺服进给系统来工作。 伺服进给系统的作用是根据数控系统传来的指令信息，进行放大以后控制执行部件的运动，不仅控制进给运动的速度，同时还要精确控制刀具相对于工件的移动位置和轨迹。因此，数控机床进给系统，尤其是轮廓控制系统，必须对进给运动的位置和运动的速度两方面同时实现自动控制。 数控机床进给系统的设计要求除了具有较高的定位精度之外，还应具有良好的动态响应特性，系统跟踪指令信号的响应要快，稳定性要好。 一个典型的数控机床闭环控制的进给系统组成：位置比较、放大元件、驱动单元、机械传动装置和检测反馈元件等几部分。 机械传动装置：是指将驱动源旋运动变为工作台直线运动的整个机械传动链，包括减速装置、丝杠螺母副等中间传动机构。 第一节概述 一、数控机床对进给传动系统的要求 1．减少摩擦阻力：在数控机床进给系统中，普遍采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副，滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。 2．减少运动惯量 3．高的传动精度与定位精度设计中，通过在进给传动链中加入减速齿轮，以减小脉冲当量(即伺服系统接收一个指令脉冲驱动工作台移动的距离)，预紧传动滚珠丝杠，消除齿轮、蜗轮等传动件的间隙等办法，可达到提高传动精度和定位精度的目的。 4．宽的进给调速范围：伺服进给系统在承担全部工作负载的条件下，应具有很宽的调速范围，以适应各工件材料、尺寸和刀具等变化的需要，工作进给速度范围可达3～6000mm／min(调速范围1：2000)。 5．响应速度要快：所谓快响应特性是指进给系统对指令输入信号的响应速度及瞬态过程结束的迅速程度，即跟踪指令信号的响应要快；定位速度和轮廓切削进给速度要满足要求；工作台应能在规定的速度范围内灵敏而精确地跟踪指令，进行单步或连续移动，在运行时不出现丢步或多步现象 6．无间隙传动：进给系统的传动间隙一般指反向间隙，即反向死区误差，它存在于整个传动链的各传动副中，直接影响数控机床的加工精度。因此，应尽量消除传动间隙，减小反向死区误差。设计中可采用消除间隙的联轴节及有消除间隙措施的传动副等方法。 7．稳定性好、寿命长：稳定性是伺服进给系统能够正常工作的最基本的条件，特别是在低速进给情况下不产生爬行，并能适应外加负载的变化而不发生共振。所谓进给系统的寿命，主要指其保持数控机床传动精度和定位精度的时间长短，即各传动部件保持其原来制造精度的能力。 8．使用维护方便 二、联轴器 联轴器是用来连接进给机构的两根轴使之一起回转，以传递转矩和运动的一种装置。机器运转时，被连接的两轴不能分离，只有停车后，将联轴器拆开，两轴才能脱开。 联轴器的类型：有液压式、电磁式和机械式；而机械式联轴器是应用最广泛的一种，它借助于机械构件相互间的机械作用力来传递转矩， 摘要 在现代的工业生产过程中，数控车床得到了大量的运用，而我国也在这个领域得到了长足的发展。数控车床主要包括电气系统、液压系统以及机械部分。本课题则是主要介绍了典型的液压系统主要方向以及办法，应此本课题的研究具有重要的现实意义。 关键词：数控机床；液压系统； Abstract In the modern industrial production process, the numerical control lathe obtained the massive utilization, but our country also obtained the considerable development in this domain. The numerical control lathe mainly includes the electrical system, the hydraulic system as well as the machine part.This topic introduces the typical direction as well as the way of the hydraulic system, should the study of this topic has important practical significance. Key words: Numerical control engine bed；Hydraulic system； 绪论...................................... ................................................................................. .. (4) 第一章主轴卡盘工作原理的设计、优势及意义................................... ........... (5) 1.1 工作原理.................................................... .............. .. (5) 1.2 设计优势.............................................. .......... .......... .......... .......... .......... . (6) 1.3 设计意义........................................... .......... .......... .......... .......... .......... . (7) 第二章．CK6152数控机床液压系统设计的立题依据及方案论证 (7) 2.1液压系统设计的立题依据及课题来源 (7) 2.2液压系统方案的制定与论证................................. ............................ ..... (8) 第三章．CK6152数控机床液压系统工况分析............ .............. .............. ............... . (10) 3.1液压系统的运动分析 (10) 3.2液压系统的负载分析 (11) 第四章．CK6152数控机床液压系统设计计算 (11) 4.1 CK6152数控机床液压系统的设计要求.................... ............................... . (11) 4.2CK6152机床液压系统选型 (12) 4.3确定液压缸参数计算与结构设计...................... (13) 4.4液压元件和装置的选择...................... ........... .............. . (19) 第五章．液压控制装置集成块的设计.......................... .. (20) 5.1液压控制装置的总体设计............................. ........... .. (20) 5.2通道体设计的技术要求 (20) 5.3 通道体设计...................................................................... .. (20) 5.4叠加阀的选择............................ ................ (21) 第六章．液压站的设计 (21) 6.1液压油箱的设计............................. ........... ......................... ....... .. (21) 6.2泵-电动机装置的选择..................... ............. (23) 6.3液压站的结构设计........................................................... .. (25) 第七章．液压系统的验算 (26) 结论 (26) 致谢 (27) 参考文献 (27) 数控机床液压系统的维修与维护 一选择适合的液压油 液压油在液压系统中起着传递压力、润滑、冷却、密封的作用，液压油选择不恰当是液压系统早期故障和耐久性下降的主要原因。应按随机《使用说明书》中规定的牌号选择液压油，特殊情况需要使用代用油时，应力求其性能与原牌号性能相同。不同牌号的液压油不能混合使用，以防液压油产生化学反应、性能发生变化。深褐色、乳白色、有异味的液压油是变质油，不能使用。 二防止固体杂质混入液压系统 清洁的液压油是液压系统的生命。液压系统中有许多精密偶件，有的有阻尼小孔、有的有缝隙等。若固体杂质入侵将造成精密偶件拉伤、发卡、油道堵塞等，危及液压系统的安全运行。一般固体杂质入侵液压系统的途径有：液压油不洁；加油工具不洁；加油和维修、保养不慎；液压元件脱屑等。可以从以下几个方提高加油速度而去掉油箱加油口处的过滤器。加油人员应使用面防止固体杂质入侵系统： 1 加油时液压油必须过滤加注，加油工具应可靠清洁。不能为了干净的手套和工作服，以防固体杂质和纤维杂质掉入油中。 2 保养时拆卸液压油箱加油盖、滤清器盖、检测孔、液压油管等部位，造成系统油道暴露时要避开扬尘，拆卸部位要先彻底清洁后才能打开。如拆卸液压油箱加油盖时，先除去油箱盖四周的泥土，拧松油箱盖后，清除残留在接合部位的杂物（不能用水冲洗以免水渗入油箱），确认清洁后才能打开油箱盖。如需使用擦拭材料和铁锤时，应选择不掉纤维杂质的擦拭材料和击打面附着橡胶的专用铁锤。液压元件、液压胶管要认真清洗，用高压风吹干后组装。选用包装完好的正品滤芯（内包装损坏，虽然滤芯完好，也可能不洁）。换油时同时清洗滤清器，安装滤芯前应用擦拭材料认真清洁滤清器壳内底部污物。 三液压系统的清洗 清洗油必须使用与系统所用牌号相同的液压油，油温在45?80 C之间，用大流量尽可能将系统中杂质带走。液压系统要反复清洗三次以上，每次清洗完后，趁油热时将其全部放出系统。清洗完毕再清洗滤清器、更换新滤芯后加注新油。防止空气和水入侵液压系统. 四防止空气入侵液压系统 在常压常温下液压油中含有容积比为6?8%的空气，当压力 情境二复杂机械的液压传动 任务1 数控车床的液压传动 一、结构与工作情况 1、结构 数控车床是一台现代机械加工设备，主要用于回转型零件的加工。外形图： 图4-1 数控车床外形图 结构图： 图4－2 数控车床结构 1－床体2－光电阅读机3－机床操作台4－数控系统 操作面板5－倾斜导轨6－刀盘7－防护门8－尾架 9－排屑装置 二、液压传动系统 1、传动系统图： 图4－3 数控车床液压系统 1－液压泵2－溢流阀3、8－二位 二通换向阀4－三位五通换向阀5 －液压缸6、7－调速阀 该系统的需完成的工作循环为：快速空程运动→慢速工作进给→更慢速工作进给→快退→停止。 3、系统中的基本回路 （1）换向回路由三位五通电磁换向阀4等组成的换向回路，使液压缸5能够前进、后退和停止运动。 （2）差动联接回路由二位二通电磁换向阀3和三位五通电磁换向阀4等组成的差动联接快速回路，阀3通电使液压缸5形成差动联接，以实现刀具的快速运动。 （3）出口节流调速回路由调速阀6和7等元件组成出口节流调速回路，用于调节液压缸的工作进给速度。 （4）串联调速二次调速进给回路由调速阀6实现液压缸5的慢速进给，由调速阀7实现液压缸5的更慢速进给。必须指出，调速阀7的流量应小于调速阀6的的调节流量，否则得不到更慢速进给速度。 （5）速度换接回路由二位二通阀8等元件组成速度换接回路。当二位二 通阀8通电时，由调速阀6实现慢速进给，当二位二通阀8断电时，由调速阀7实现更慢速进给。 （6）卸荷回路由三位五通电磁换向阀4的M型中位机能卸荷。 4、实现：“快进→慢进→更慢进→快退→原位停止”工作循环的油路情况 （1）快进1YA和3YA通电，液压缸5实现差动联接，因活塞杆固定，液压缸5快速向左运动。 进油路：泵1→阀4左位→液压缸5左腔。 回油路：液压缸5右腔→阀4左位→阀3下位→液压缸5左腔。 （2）慢速进给1YA和4YA通电，因调速阀6在回油路上，所以称为出口节流调速回路。 进油路：泵1→阀4左位→液压缸5左腔（液压缸5慢速向左运动）。 回油路：液压缸5右腔→阀4左位→精过滤器→调速阀6→阀8右位→油箱。 （3）更慢速进给：1YA通电，回油经过调速阀6、7，因而液压缸5获得更慢速进给。 进油路：泵1→阀4左位→液压缸5左腔（液压缸5更慢速向左运动）。 回油路：液压缸5右腔→阀4左位→精过滤器→调速阀6→调速阀7→油箱。 （4）快退2YA通电，阀4换向，液压缸5快速向右退回。 进油路：泵1→阀4右位→液压缸5右腔（液压缸5快速向右运动）。 回油路：液压缸5左腔→阀4右位→油箱。 （5）停止电磁铁均断电，液压缸5停止运动。其油路情况是：泵1→阀4中位（M型机能）→油箱。 5、回路特点 （1）液压缸快带前进，采用差动联接回路来实现，可以选用小流量泵，使能量利用更为经济合理。 （2）采用出口节流调速形式，在回路上能够背压，不仅可以提高运动的平稳性，防止负载突然消失，引起民液压缸突进，而且具有承受反向负载的能力。 （3）采用“定量泵－调速阀”式调速回路，速度刚性较好，调速范围也大；但存在溢流损失和节流损失、功率损耗大等缺点。 （4）采用调速阀串联实现更慢速进给。由于两阀均处于工作状态，速度换接时液压缸不前冲现象，换接平稳性好。 （5）采用电磁换向阀实现两种工作进给速度的换接，工作可靠，便于实现远程控制，但换接平稳性差。 三、换向阀 (一)换向阀的分类及图形符号 换向阀又叫方向阀，其功用是根据控制要求改变换向阀口的通断来达到改变液压油流动的方向。 按阀的操纵方式不同，换向阀可分为手动、机动、电磁动、液动、电液动换向阀，其操纵符号如图4－4所示。 按阀芯位置数不同，换向阀可分为二位、三位、四位和多位换向阀；按阀体上主油路进、出油口数目不同，又可分为二通、三通、四通、五通等。换向阀位各通的符号、相应的结构原理见表4-1。数控拉床液压系统故障及维修方法
数控机床进给系统设计
机械机床毕业设计62数控车床刀架及其液压系统的设计
数控机床液压系统维修
数控机床进给系统设计
数控机床故障诊断与维修论文概要
数控机床液压传动系统
数控车床横向进给系统设计
数控车床液压系统设计
数控机床液压系统的保养与维护
数控机床进给系统范文
数控机床主轴卡盘液压装置设计
数控机床液压系统的维修与维护解读
2-1 数控车床的液压传动解读