数控机床工作过程分析

数控机床工作过程分析、主要元件介绍

以及主要液压系统原理

1、液压传动系统的组成

液压传动的基本原理是在密闭的容器内，利用有压力的油液作为工作介质来实现能量转换和传递动力的。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。

液压系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。

1). 动力元件（油泵）它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。

2).执行元件（油缸、液压马达）它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。

3).控制元件包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。

4). 辅助元件除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及油箱等，它们同样十分重要。

5). 工作介质工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。

2、液压基本回路

所谓液压基本回路就是由有关的液压元件组成用来完成某种特定功能的典型回路。一些液压设备的液压系统虽然很复杂，但它通常都由一些基本回路组成，所以掌握一些基本回路的组成、原理和特点将有助于认识分析一个完成的液压系统。

3、压力控制回路

压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统整体或某一部分的压力，以满足液压执行元件对力或转矩要求的回路，这类回路包括调压、减压、增压、保压、卸荷和平衡等多种回路。

如1．单级调压回路如图所示，在液压泵出口处设置并联溢流阀2即可组成单级调压回路，从而控制了液压系统的工作压力。

3.2.2 速度控制回路

快速运动回路又称增速回路,其功用在于使液压执行元件在空载时获得所需的高速,以提高系统的工作效率或充分利用功率。实现快速运动的方法不同有多种方案,下面介绍一种常用的快速运动回路。

差动回路：图5－12所示。其特点为当液压缸前进时，活塞从液压缸右侧排出的油再从左侧进入液压缸，增加进油处的一些油量，即和泵同时供应液压缸进口处的液压油，可使液压缸快速前进，但使液压缸推力变小。

在液压系统中,如果由一个油源给多个液压缸输送压力油,这些液压缸会因压力和流量的彼此影响而在动作上相互牵制,必须使用一些特殊的回路才能实现预定的动作要求。

同步回路在液压装置中常需使两个以上的液压缸作用步运动，理论上依靠流量控制即可达到，但若要作到精密的同步，则可采用比例式阀门或伺服阀配合电子感测元件、计算机来达成。

3.2.3 动力滑台液压系统

3.2.3.1 液压动力滑台

液压动力滑台是组合机床上用以实现进给运动的一种通用部件，其运动是靠液压缸驱动的。滑台与其他一些通用部件可组成各种不同机床，并能按多种进给方式实现半自动工作循环。液压动力滑台虽有不同的规格，但其液压系统的组成与工作原理却基本相同,如图所示：

1-过滤器 2-变量泵 3，7，13-单向阀 4-电液换向阀 5-背压阀 6-液控顺序阀 8，9-调速阀 10-电磁换向阀 11-

行程阀 12-压力继电器

图3动力滑台液压系统原理图

3.2.3.2 动力滑台液压系统的工作原理

1).快进

按下启动按钮，电磁铁1YA通电，电磁换向阀B左位接入系统，液动换向阀A在控制压力油作用下也将左位接入系统工作，其油路为：

控制油路——进油路：过滤器1泵2阀B（左）I1阀A左端

出油路：阀A右端L2阀B（左）油箱。

于是液动换向阀A的阀芯右移，使其左位接入系统（换向时间由L2调节）。

主油路——进油路：过滤器1泵2单向阀3阀A（左）行程阀11缸左端

出油路：缸右腔阀A（左）单向阀7行程阀11缸左端

此时由于负载较少，液压系统的工作压力较少，所以液控顺序阀7关闭，液压缸左右腔形成差动连接，泵在低压下输出最大流量，滑台快进。

2).第一次工作进给

当滑台块进终了时，滑台上的挡块压下行程阀11，切断了快进油路。电液换向阀4的工作状态不变，控制油路因此没有变化。而主油路中，压力油只能通过调速阀8和电磁换向阀10（右位）进入液压缸左端。由于油液流经调速阀而使液压系统压力升高，液控顺序

阀开启，单向阀7关闭，液压缸右侧的油液经液控顺序阀6和背压阀5流回油箱。同时，泵2的流量也自动减少。滑台实现有调速阀8调速的第一次工作进给。

主油路——进油路：过滤器1泵2阀3阀A（左）阀8阀10（右）缸左侧回油路：缸右腔阀A（左）阀6背压阀5油箱。

3).第二次工作进给

第二次工作进给的控制油路和第一次工作进给是时的相同，其主油路的回油路也与第一次工作进给时的相同，不同之处是主油路的进油路。当第一次工作进给终了，挡块压下形程开关，使电磁铁3YA通电，阀10左位接入系统使其油路关闭，压力有需要通过调速阀8，9进入液压缸左腔。由于调速阀9的通流截面积比调速阀8的通流截面积小，所以进给速度进一步降低，因而滑台实现由阀9调速的第二次工作进给。其猪油陆的进油路与第一次进给的不同也不仅仅是由阀9代替阀10.

4).死挡铁停留

当滑台第二次工作进给完毕，碰上死挡铁后停止前进，停留在死挡铁处。这时液压缸左腔油液的压力升高，当达到压力继电器12的开启压力时，压力继电器动作，发出信号给时间继电器，由时间继电器控制停留时间。系统内的油液基本停止流动。

设置死挡铁可提高滑台工作进给终点的位置精度。

5).快退

滑台停留时间结束时，时间继电器发出信号发出信号，使电磁铁2YA通电，1YA，3YA断电。这时地磁换向阀B的右位接通，控制油液使液动换向阀A接入系统工作。滑台返回时负载小，系统压力低，泵2的流量自动开到最大，所以动力滑台快速退回。

控制油路——进油路：过滤器1泵2阀B（右）I2阀A右端

回油路：阀A左端L1阀B（油）油箱。

液动换向阀A有控制油路使其换为右位（换向时间由L1调节）

主油路——进油路：过滤器1泵2阀B（右）I2阀A右端

回油路：缸左腔阀13阀A（右）油箱。

液压系统常见故障及处理方法

1.1液压系统故障诊断的一般原则

正确分析故障是排除故障的前提，系统故障大部分并非突然发生，发生前总有预兆，当预

兆发展到一定程度即产生故障。引起故障的原因是多种多样的，并无固定规律可寻。统计

表明，液压系统发生的故障约90%是由于使用管理不善所致为了快速、准确、方便地诊断

故障，必须充分认识液压故障的特征和规律，这是故障诊断的基础。

以下原则在故障诊断中值得遵循：

(1) 首先判明液压系统的工作条件和外围环境是否正常

需首先搞清是设备机械部分或电器控制部分故障，还是液压系统本身的故障，同时查清液

压系统的各种条件是否符合正常运行的要求。

(2) 区域判断

根据故障现象和特征确定与该故障有关的区域，逐步缩小发生故障的范围，检测此区域内

的元件情况，分析发生原因，最终找出故障的具体所在。

(3) 掌握故障种类进行综合分析

根据故障最终的现象，逐步深入找出多种直接的或间接的可能原因，为避免盲目性，必须

根据系统基本原理，进行综合分析、逻辑判断，减少怀疑对象逐步逼近,最终找出故障部位。

(4)

故障诊断是建立在运行记录及某些系统参数基础之上的。建立系统运行记录，这是预防、

发现和处理故障的科学依据；建立设备运行故障分析表，它是使用经验的高度概括总结，

有助于对故障现象迅速做出判断；具备一定检测手段，可对故障做出准确的定量分析。

(5)

验证可能故障原因时，一般从最可能的故障原因或最易检验的地方开始，这样可减少装拆

工作量，提高诊断速度。

（6）目前查找液压系统故障的传统方法是逻辑分析逐步逼近断。此法的基本思路是综合分析、条件判断。即维修人员通过观察、听、触摸和简单的测试以及对液压系统的理解，凭

经验来判断故障发生的原因。当液压系统出现故障时，故障根源有许多种可能。采用逻辑

代数方法，将可能故障原因列表，然后根据先易后难原则逐一进行逻辑判断，逐项逼近，最终找出故障原因和引起故障的具体条件。

1.2一些常见故障的检测

1.2.1 压力不足(输出力和力矩不足)

压力不足(输出力和力矩不足)故障产生原因及解决措施见表2。

1.2.2 油缸或马达紧急动作(压力和流量波动较大)

油缸或马达紧急动作(压力不口流量波动较大)故障产生原因及解决措施见表3。

1.2.3 工作时液压油温度过高

液压油温度过高故障产生原因及解决措施见表4。

1.2.4 液压油起泡

液压油起泡故障产生原因及解决措施见表5。

1.2.5液压油缸动作不正常

液压油缸动作不正常故障产生原因及解决措施见表6。

1.2.6工作时液压管路撞击或震动剧烈

工作时液压管路撞击或震动剧烈故障产生原因及解决措施见表7。

1.2.7 液压泵启动频繁

液压泵启动频繁故障原因及解决措施见表8。