臥式鉆床液壓控制系統(tǒng)

1、一 設(shè)計任務(wù)及組合機(jī)床介紹1、加工內(nèi)容及要求2、本臺機(jī)床為臥式單面組合鉆床，工作循環(huán)為：二 夾具設(shè)計方案三 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)無級調(diào)速；夾緊力55oon；夾緊缸行程4omm，夾緊時間1s；運(yùn)動部件總重量為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機(jī)起動后，電氣控制系統(tǒng)發(fā)出工件夾緊信號，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作，表示工件夾緊。(

2、2)滑臺快進(jìn)壓力繼電器動作后，電氣控制系統(tǒng)發(fā)出快速移動信號，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，使滑臺向前快速移動。(3)工作進(jìn)給滑臺快速移動到接近加工位置時，臺上擋鐵壓下行程閥，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移動速度降低，滑臺轉(zhuǎn)為工作進(jìn)給。此時由于負(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)快速退回滑臺工進(jìn)到終點(diǎn)時，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，使滑臺快速退回。同時大腔內(nèi)的回油經(jīng)單向閥1、液控閥流回油箱。當(dāng)滑臺快速退回原位，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，滑臺停止于原位。(5)工件松開當(dāng)滑臺回原位停止后，電氣控制系統(tǒng)發(fā)出工件松開信號，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，同時壓力繼電器bp復(fù)位。取下工件，一個工作循環(huán)結(jié)束。電磁鐵動作順序表 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腔有效作用面積不相等，當(dāng)泵供油使活塞內(nèi)縮時，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，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)。油液的污染會引起相對運(yùn)動零件的表面劃傷、磨損加劇、甚至卡死，還會堵塞節(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等級：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，且磨損后能自動補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，價格低廉。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)計該鉆孑l組合機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動、工件定位和夾緊裝置均由液壓系統(tǒng)驅(qū)動，機(jī)床滑臺用于進(jìn)給運(yùn)動。m1為液壓泵電動機(jī)，為整個液壓系統(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為主軸電動機(jī)，拖動主軸箱的刀具主軸，提供切削主運(yùn)動，主軸電動機(jī)在滑臺進(jìn)給循環(huán)開始時啟動，滑臺退回原位后停機(jī)。m3為冷卻泵電動機(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)簡化手動操作步驟，按下按鈕sb2即可完成單次循環(huán)；(2)設(shè)計了手動快退按鈕sb5，解決因特殊原因機(jī)床未停止在原點(diǎn)，循環(huán)無法再啟動的問題；(3)為節(jié)省io點(diǎn)數(shù)、簡化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)液壓泵電動機(jī)的啟

10、動設(shè)計了延時環(huán)節(jié)，待電機(jī)工作正常后電磁閥才開始動作；(6)對工件的夾緊與松開設(shè)計了延時保護(hù)。防止對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)啟動按鈕sb2，對應(yīng)xoo1置1，輸出yoo4置1，液壓泵電機(jī)mi啟動；時間繼電器to延時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；夾緊時間約1 s，壓力繼電器bp動作，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，滑臺開始進(jìn)給，刀具主軸電機(jī)m2啟動，冷卻泵電機(jī)m3啟動；進(jìn)給過程中的快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)由液壓回路實(shí)現(xiàn)，滑臺工進(jìn)到終點(diǎn)位置時，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，滑臺后退；后退到原點(diǎn)位置時，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，松開時間08秒后斷開液壓泵電機(jī)mi，整個工作循環(huán)結(jié)束。如需立即快退到原位，可按下