深孔鉆床液壓系統(tǒng)分析及其改進(jìn)設(shè)計(jì)

1、魯東大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 深孔鉆床液壓系統(tǒng)分析及其改進(jìn)設(shè)計(jì)姓名*學(xué)院交通學(xué)院專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年級(jí)2010級(jí)學(xué)號(hào)20102814301指導(dǎo)教師蘇子林2014年6月22日12目 錄1 引言 12深孔鉆床液壓系統(tǒng)的分析 22.1深孔鉆床 22.1.1深孔鉆床的簡(jiǎn)介和發(fā)展 22.1.2深孔鉆床的分類(lèi) 32.2.3深孔加工過(guò)程中存在的問(wèn)題 32.2深孔鉆床液壓系統(tǒng) 32.2.1液壓系統(tǒng)的選擇 42.3深孔鉆床液壓系統(tǒng)的組成 52.4深孔鉆床液壓系統(tǒng)的工作原理 62.5深孔鉆床液壓系統(tǒng)的特點(diǎn) 73深孔鉆床液壓系統(tǒng)的改進(jìn) 83.1深孔鉆床液壓系統(tǒng)存在的問(wèn)題 83.2電液比例換向閥

2、 83.3改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)的組成和工作原理 93.4改進(jìn)后液壓系統(tǒng)的特點(diǎn) 114結(jié)束語(yǔ) 11參考文獻(xiàn) 11致謝 12深孔鉆床液壓系統(tǒng)分析及其改進(jìn)設(shè)計(jì)*（交通學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè) 2010級(jí) 機(jī)械本1002班 20102814301）摘要：在現(xiàn)代機(jī)械加工過(guò)程中，需要用到深孔加工的地方越來(lái)越多，深孔鉆床的作用不斷得到重視，為了解決深孔加工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，深孔鉆床也得到了不斷的改進(jìn)和發(fā)展。本設(shè)計(jì)對(duì)深孔鉆床的現(xiàn)有液壓系統(tǒng)進(jìn)行了分析，找出了現(xiàn)有系統(tǒng)中存在的不足，從而對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，用電液比例換向閥改進(jìn)了液壓缸速度和方向控制，使液壓系統(tǒng)更適應(yīng)現(xiàn)代深孔加工的要求。關(guān)鍵詞：深孔鉆床；液壓系統(tǒng)；電液比例

3、換向閥Analysis and improved design of the hydraulic system of deep hole drilling machine Zhao QingHua（Communications School, Mechanical Design, Manufacturing and Automation,Grade2010, Jixieben1002 20102814301)Abstract: In modern machining process, deep hole processing is more and more important, deep h

4、ole drilling machine has got more attention, aiming at the problems in the process of deep hole drilling, deep hole drilling machine has been in improvement and development. The design of the deep hole drilling machine of the existing hydraulic system analyzed the problems existed in the system, thu

5、s to improve it, using electro-hydraulic proportional directional valve to improve the hydraulic cylinder to control the speed and direction of the hydraulic system, so it is more suitable for the modern deep hole processing requirementsKey Word: deep hole drilling machine; hydraulic system; electro

6、-hydraulic proportional directional valve1 引言 在科學(xué)技術(shù)不斷的進(jìn)步和發(fā)展的今天，產(chǎn)品也在不斷的推陳出新，因此許多難加工零件擁有更高的強(qiáng)度和硬度，由于深孔加工在機(jī)械加工過(guò)程中有十分重要的地位，伴隨著難加工零件的出現(xiàn)，加工效率和深孔加工質(zhì)量都有了更高的要求。在深孔鉆床的發(fā)展中，伴隨著鉆頭的不斷改進(jìn)深孔鉆床也在不斷的進(jìn)步中。在深孔鉆床中主要由液壓系統(tǒng)中的液壓馬達(dá)和液壓缸為加工過(guò)程提供動(dòng)力，并與鉆頭互相配合從而保證其加工的穩(wěn)定性和精確度。因此對(duì)液壓系統(tǒng)的改進(jìn)也能夠使深孔加工更加適用于現(xiàn)代機(jī)械加工，更有利于解決現(xiàn)代深孔加工中存在的問(wèn)題。本設(shè)計(jì)利用電液比例換向

7、閥控制液壓缸速度的同時(shí)，也對(duì)其方向進(jìn)行控制，改變了原來(lái)利用兩個(gè)電磁換向閥控制的方式，從而使整個(gè)液壓系統(tǒng)速度控制更加精準(zhǔn)，并且節(jié)省了壓力油，在逐漸重視節(jié)約的今天，這種改進(jìn)方式更適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的方向。2 深孔鉆床液壓系統(tǒng)分析2.1 深孔鉆床2.1.1 深孔鉆床的簡(jiǎn)介和發(fā)展 在機(jī)械加工的過(guò)程中，在正常情況下，只要孔深L與孔徑d之比大于5的孔稱(chēng)為深孔1。深孔加工是機(jī)械加工中很難解決的問(wèn)題，特別是細(xì)長(zhǎng)孔的加工，容易出現(xiàn)直徑變大，出現(xiàn)錐形等情況，所以很難達(dá)到加工質(zhì)量的要求。在機(jī)床加工過(guò)程當(dāng)中，決定孔加工工藝剛度的是孔的深度和直徑之比，隨著L/d增大，工藝系統(tǒng)的剛度便會(huì)越來(lái)越低，冷卻潤(rùn)滑和切屑排除都會(huì)增加難度

8、。因此深孔加工對(duì)深孔鉆床的要求很高，深孔鉆床在不斷地發(fā)展中。 深孔鉆床在發(fā)展過(guò)程中主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段： （1）在深孔鉆床中，最早利用的鉆頭是扁鉆，后來(lái)美國(guó)人把扁鉆改進(jìn)成了麻花鉆，但是麻花鉆在鉆孔過(guò)程中，不利于冷卻和排屑，所以生產(chǎn)效率很低。 （2）在后來(lái)發(fā)展過(guò)程中，為了解決槍管的加工問(wèn)題，槍鉆便隨之產(chǎn)生。槍鉆依然是外排屑加工的方式，并且由于它的非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，能傳遞的轉(zhuǎn)矩是非常有限的，只適用于一些小孔零件的加工，而且排屑會(huì)劃傷已經(jīng)加工好的孔的表面，生產(chǎn)效率依然很低。 （3）為了改進(jìn)槍鉆中存在的問(wèn)題，一位德國(guó)的科學(xué)家發(fā)明了內(nèi)排屑深孔鉆的加工方式，后來(lái)加以完善便形成了BAT深孔加工的方式。它是一種在

9、槍鉆原來(lái)結(jié)構(gòu)上改善了排出廢屑的方式，增加了鉆桿的剛性，從而使孔的表面質(zhì)量得到了提高，這是深孔加工技術(shù)的一次偉大的飛躍。 （4）BAT加工方式存在密封困難，切屑液壓力較高等問(wèn)題，為了適應(yīng)科技的進(jìn)一步發(fā)展并進(jìn)一步解決BAT加工方式的問(wèn)題，一種巧妙利用噴吸效應(yīng)，從而改善排屑方式的噴吸鉆便產(chǎn)生了，它可以利用壓力較低的切削液將切屑用推和吸聯(lián)合作用的方式排出，進(jìn)一步改變了排屑的方式。 （5）噴吸鉆產(chǎn)生以后，對(duì)其進(jìn)一步改進(jìn)，便形成了現(xiàn)在深孔鉆床中常用的DF單管?chē)娢@，它是BAT加工方式和噴吸鉆法的結(jié)合體，在生產(chǎn)應(yīng)用中得到了廣大用戶的肯定，是一種最受歡迎的一種深孔加工方式。 2.1.2 深孔鉆床的分類(lèi)（1）根

10、據(jù)運(yùn)動(dòng)方式的不同，深孔鉆床有兩種形式，一種是工件不動(dòng)，刀具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)；另一種是工件旋轉(zhuǎn)，刀具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或者刀具反向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（2）根據(jù)主軸的布置情況，深孔鉆床可以分為臥式深孔鉆床，三坐標(biāo)式深孔鉆床和立式深孔鉆床2。（3）根據(jù)排屑方式的不同，深孔鉆床可以分為外排屑深孔鉆床，例如常見(jiàn)的槍鉆深孔鉆床；另一種是內(nèi)排屑深孔鉆床，BTA系統(tǒng)的深孔鉆床便屬于這種方式。（4）根據(jù)加工系統(tǒng)進(jìn)行分類(lèi)，深孔鉆床又可以分為槍鉆深孔鉆床，噴吸鉆深孔鉆床以及BTA單管深孔鉆床。2.1.3 深孔加工過(guò)程中存在的問(wèn)題（1）因?yàn)樯羁准庸な翘幵诜忾]或者是半封閉的條件下，因此加工過(guò)程中很難直接觀察到孔加工的情況

11、，現(xiàn)在還只能是憑經(jīng)驗(yàn)，聽(tīng)聲音，觸摸震動(dòng)等方法來(lái)發(fā)現(xiàn)加工過(guò)程的問(wèn)題，但這些方法無(wú)法保證發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的準(zhǔn)確性，也無(wú)法保證加工的效率，這個(gè)問(wèn)題一直存在于深孔加工的發(fā)展中，盡管有所改進(jìn)，當(dāng)仍然存在問(wèn)題。（2）深孔加工中另一個(gè)問(wèn)題就是排屑問(wèn)題，尤其是在細(xì)長(zhǎng)孔時(shí)，這個(gè)問(wèn)題更加不容易解決。在深孔鉆床的發(fā)展過(guò)程中，一般都是基于排屑問(wèn)題而發(fā)展起來(lái)的，不同深孔鉆床系統(tǒng)的出現(xiàn)就是為了解決這一問(wèn)題。在加工過(guò)程中，鉆頭已經(jīng)占據(jù)的大部分空間，所以需要去改變切屑或鉆頭的形狀，使切屑更容易排出，又不會(huì)影響孔的表面加工質(zhì)量，有時(shí)候還需要進(jìn)行強(qiáng)制性排屑。這是深孔鉆床中又一個(gè)困擾人們的問(wèn)題。（3）一般的機(jī)械加工過(guò)程中切屑熱一般都會(huì)由切

12、屑帶走，但在深孔加工過(guò)程中切屑卻只帶走了小部分熱量，大部分熱量集中在了刀具上，使刀具溫度過(guò)高，所以深孔加工的切屑熱不易排出，因此必須要加一些強(qiáng)制性冷卻設(shè)施，這樣才能提高加工效率，深孔的加工質(zhì)量更符合工藝要求。（4）深孔加工中，孔的直徑一般不會(huì)很大，在這種情況下深孔鉆床的鉆桿會(huì)比較細(xì)長(zhǎng)，因此鉆桿的剛性不好，很容易產(chǎn)生震動(dòng)，在這種加工的條件下鉆孔很容易就會(huì)走偏，這直接就影響了孔的加工質(zhì)量，而且是對(duì)材料的一種浪費(fèi)，因而作為支撐和導(dǎo)向的機(jī)構(gòu)是非常關(guān)鍵的，只有保證了可靠的穩(wěn)定性，提高工藝系統(tǒng)的剛性，孔的加工才能繼續(xù)下去。2.2 深孔鉆床液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)是在很多機(jī)械裝置中被廣泛利用的動(dòng)力系統(tǒng)，它是通過(guò)改變

13、液壓油的壓強(qiáng)從而使機(jī)械設(shè)備獲得動(dòng)力。對(duì)于一個(gè)結(jié)構(gòu)完整的液壓系統(tǒng)，一般是由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件，執(zhí)行元件，控制元件，輔助元件和壓力油3。液壓系統(tǒng)對(duì)每一部分都有一定的要求，液壓回路要合理，從而可以適應(yīng)加工工藝的需要，液壓元件性能的好壞也能對(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生影響，所以在保證成本的條件下，選用質(zhì)量高的液壓元件?，F(xiàn)在液壓系統(tǒng)中最主要存在的問(wèn)題是系統(tǒng)污染問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題在現(xiàn)代機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中越來(lái)越受到重視。（1）動(dòng)力元件：液壓系統(tǒng)中提供動(dòng)力的元件，也是將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能的裝置叫動(dòng)力元件，它可以向全部液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。一般情況下動(dòng)力元件就是指油泵，也就是液壓泵，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，液壓泵可以分為齒輪泵，柱塞泵

14、和葉片泵。深孔鉆床液壓系統(tǒng)中動(dòng)力元件是定量液壓泵。（2）執(zhí)行元件：在液壓系統(tǒng)中執(zhí)行元件就是把壓力能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)能量的裝置。如今液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般是液壓馬達(dá)或者是液壓缸，液壓馬達(dá)是運(yùn)用壓力能帶動(dòng)物體做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。而液壓缸則是把液壓能轉(zhuǎn)化成為直線運(yùn)動(dòng)或者是擺動(dòng)。深孔鉆床液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件是擺線液壓馬達(dá)和控制直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸。（3）控制元件：在液壓系統(tǒng)中控制元件的作用就是調(diào)節(jié)系統(tǒng)中液壓油的方向，壓力和流量大小的裝置。這部分裝置就是液壓閥。按照控制能力的不同，液壓閥可以分為流量控制閥，方向控制閥，以及壓力控制閥。其中流量控制閥主要有節(jié)流閥，調(diào)速閥等。方向控制閥主要包括單向閥，換向閥等。壓力控制閥則包

15、括溢流閥，減壓閥等4。另外有一些特殊的液壓閥如插裝閥和疊加閥，伺服閥以及電液比例閥等。上述這些液壓閥互相組合可以對(duì)液壓系統(tǒng)起到一個(gè)很好的調(diào)節(jié)作用，從而可以使液壓系統(tǒng)滿足加工工藝的要求。（4）輔助元件：在液壓系統(tǒng)中輔助元件可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起到監(jiān)督，保護(hù)，過(guò)濾等作用，液壓輔件在很大程度上可以改變液壓系統(tǒng)的效率，噪音，溫升，工作可靠性等技術(shù)要求。在深孔鉆床液壓系統(tǒng)中主要有過(guò)濾器和壓力繼電器。（5）液壓油：液壓油就是液壓系統(tǒng)管道中流動(dòng)的液體，是系統(tǒng)中能量的傳遞者，液壓油質(zhì)量的好壞對(duì)液壓系統(tǒng)有很大影響，系統(tǒng)的去除污染物和防護(hù)處理就是針對(duì)液壓油而進(jìn)行的5。液壓系統(tǒng)一般是由提供動(dòng)力的系統(tǒng)和信號(hào)控制系統(tǒng)組成，由

16、液壓回路圖來(lái)表示各個(gè)元件之間的關(guān)系，在回路圖中每個(gè)元件都有簡(jiǎn)化畫(huà)法，從而可以更好地搞清楚各個(gè)部件之間的聯(lián)系，可以更加方便分析每一個(gè)動(dòng)作有那些元件控制。2.2.1液壓系統(tǒng)的選擇（1）動(dòng)力源液壓泵的選擇：在液壓系統(tǒng)中執(zhí)行元件是液壓馬達(dá)或者是液壓缸，這兩種執(zhí)行元件根據(jù)加工條件的不同，會(huì)有不同的壓力要求，所以在選擇液壓泵時(shí)用限壓式變量泵是最好的，因?yàn)檫@種泵的流量與壓力之間的關(guān)系是線型關(guān)系，所以可以滿足執(zhí)行元件無(wú)論是快速還是慢速的要求，并且可以合理的消耗能量，不浪費(fèi)資源。（2）控制元件液壓閥的選擇：液壓閥在液壓系統(tǒng)中起著無(wú)法替代的作用，所以液壓閥的選擇是設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)很關(guān)鍵的地方。液壓油在流經(jīng)液壓閥時(shí)是有

17、能量損失的，而且是不可避免的，因此合理選擇液壓閥也是減少功率損失的一個(gè)很重要的地方6。一般情況在滿足液壓系統(tǒng)正常工作的條件下，選擇較低壓力的液壓閥是很合理的。（3）調(diào)速回路的選擇：在選擇調(diào)速回路時(shí)除了要滿足調(diào)速要求外，還要注意不要產(chǎn)生過(guò)高的功率損失。在液壓系統(tǒng)中，比較普遍的調(diào)速回路有：容積調(diào)速回路，節(jié)流調(diào)速回路還有容積節(jié)流調(diào)速回路。在這三種回路中，用差壓式變量泵和節(jié)流調(diào)速閥組合在一起的容積調(diào)速回路是最合理的調(diào)速回路7。節(jié)流調(diào)速回路在低速時(shí)穩(wěn)定性好，但壓力損失很大；容積調(diào)速回路效率很高，也沒(méi)有壓力損失，可是穩(wěn)定性不好，所以兩種回路組合在一起更適合加工工藝的要求。 （4）液壓油的選擇：液壓油是液壓

18、系統(tǒng)中能量的傳遞者，液壓油的選擇要以油的性質(zhì)為出發(fā)點(diǎn)。油是具有黏性的的液體，在管道中流動(dòng)式會(huì)產(chǎn)生摩擦力，從而會(huì)造成油液溫度升高，黏性越大，產(chǎn)生的熱量便會(huì)越多。但是黏性很低時(shí)，又容易發(fā)生泄漏，影響孔加工的加工效率。所以在選擇液壓油時(shí)要選擇黏性適中的液壓油，這樣才能保證系統(tǒng)的容積效率，另外再設(shè)計(jì)管道式應(yīng)盡可能減少?gòu)澒?，這樣可以減少液壓油的損失8。以上就是液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)選擇液壓元件的一些要求，液壓系統(tǒng)的好壞有很大一部分是在元件的選擇上，液壓系統(tǒng)每一個(gè)元件都有其關(guān)鍵性的作用，合理選擇才能保證液壓系統(tǒng)的壽命。2.3深孔鉆床液壓系統(tǒng)的組成圖1 深孔鉆床液壓系統(tǒng)的組成 1-液壓泵 2-電磁溢流閥 3-減壓閥

19、 4、8-開(kāi)關(guān) 5-冷卻器 6、7、11-電磁換向閥 9、10-節(jié)流閥 12-壓力繼電器 13-液壓缸如圖1所示，深孔鉆床的液壓系統(tǒng)中提供動(dòng)力的元件是定量液壓泵；執(zhí)行元件是擺線液壓馬達(dá)和液壓缸，液壓馬達(dá)可以使工件旋轉(zhuǎn)，液壓缸則是負(fù)責(zé)鉆桿的快進(jìn)，快退，工進(jìn)等動(dòng)作的執(zhí)行元件；液壓系統(tǒng)的控制元件是圖中的電磁溢流閥，電磁換向閥，以及節(jié)流閥和減壓閥；輔助元件是壓力繼電器，起到保護(hù)和預(yù)警作用；所有這些元件組合在一起，構(gòu)成了完整的深孔鉆床的液壓系統(tǒng)。2.4 深孔鉆床液壓系統(tǒng)的工作原理 如圖1所示，深孔鉆床液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源是定量液壓泵1，它為整個(gè)系統(tǒng)的油源，從液壓泵出來(lái)的油一部分會(huì)流向液壓馬達(dá)，一部分會(huì)流向液

20、壓缸9。液壓泵的供油壓力和卸荷都是由電磁溢流閥2控制，電磁溢流閥是由一個(gè)先導(dǎo)性溢流閥和一個(gè)二位二通的換向閥組成，可以對(duì)壓力起到一個(gè)很好的調(diào)控作用，壓力可以通過(guò)壓力表和開(kāi)關(guān)8顯示出來(lái)，在壓力控制適中以后，一部分油經(jīng)過(guò)二位四通電磁換向閥6和節(jié)流閥9進(jìn)入液壓馬達(dá)，進(jìn)油通過(guò)電磁換向閥6控制，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速則是通過(guò)節(jié)流閥9進(jìn)行調(diào)控，壓力繼電器12則是對(duì)液壓馬達(dá)的扭矩進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)鉆頭不切斷切屑，切屑無(wú)法排出造成系統(tǒng)的壓力升高時(shí)發(fā)出報(bào)警，從而可以使機(jī)器停下進(jìn)行維修檢查。液壓缸的壓力是由減壓閥3調(diào)節(jié)的，其壓力可以由壓力表和開(kāi)關(guān)4顯示出來(lái)，液壓缸運(yùn)動(dòng)的方向是由三位四通換向閥7調(diào)節(jié)的。而二位二通電磁換向閥11則控

21、制液壓缸快慢速的切換，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是通過(guò)節(jié)流閥10進(jìn)行回油節(jié)流調(diào)速。在系統(tǒng)總的回油管道中有冷卻器5，它是用于系統(tǒng)冷卻和油液熱量的擴(kuò)散。并且此液壓系統(tǒng)既可以單獨(dú)工作，又可以自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行工作。深孔鉆床液壓系統(tǒng)自動(dòng)循環(huán)的工作原理如下：如表1所示， 在液壓系統(tǒng)開(kāi)始工作以后，首先是電磁鐵5YA通電，此時(shí)液壓泵由原來(lái)的卸荷狀態(tài)開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)樯龎籂顟B(tài)，并且同時(shí)向液壓馬達(dá)和液壓缸進(jìn)行供油。而后電磁鐵1YA得電，電磁換向閥6切換至正確位置，液壓泵的液壓油經(jīng)過(guò)換向閥6和節(jié)流閥9便進(jìn)入了液壓馬達(dá)的壓油腔，此時(shí)壓力油開(kāi)始驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)帶動(dòng)工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)液壓馬達(dá)的回油腔經(jīng)過(guò)冷卻器5也開(kāi)始向油箱回油。與此同時(shí)，電磁換向閥7的電

22、磁鐵4YA的電使其切換至右位，液壓泵的壓力油經(jīng)過(guò)減壓閥3和電磁換向閥7便進(jìn)入液壓缸的無(wú)桿腔，此時(shí)，液壓缸的有桿腔里面的壓力油經(jīng)過(guò)電磁換向閥11和電磁換向閥7流回油箱，由于液壓缸兩腔之間存在壓力差，活塞桿便驅(qū)動(dòng)著鉆頭快速前進(jìn)，當(dāng)行程開(kāi)關(guān)SQ1被固定于滑座前端的擋鐵碰到時(shí)，電磁換向閥11的電磁鐵2YA便得電，使換向閥切換至右位，此時(shí)有桿腔的壓力油則經(jīng)過(guò)節(jié)流閥10和電磁換向閥7流回油箱，此時(shí)活塞桿進(jìn)行慢速工進(jìn)，機(jī)床便開(kāi)始鉆孔，此時(shí)速度比較慢，有利于對(duì)孔的精確加工，活塞桿前進(jìn)的速度則是通過(guò)節(jié)流閥10的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)擋鐵碰到行程開(kāi)關(guān)SQ2時(shí)，此時(shí)孔已經(jīng)被鉆通，這時(shí)電磁換向閥7的電磁鐵3YA得電使換向閥

23、切換至左位，液壓泵1的壓力油于是經(jīng)過(guò)電磁換向閥7和11進(jìn)入到液壓缸13的有桿腔，此時(shí)無(wú)桿腔經(jīng)過(guò)電磁換向閥7向油箱回油，此時(shí)兩腔也會(huì)產(chǎn)生壓力差，所以活塞桿連同滑座以及鉆頭都會(huì)快速向后運(yùn)動(dòng)，當(dāng)行程開(kāi)關(guān)SQ3被滑座后端的擋鐵碰到時(shí)，則停止向后運(yùn)動(dòng)，液壓馬達(dá)和工件也會(huì)停止旋轉(zhuǎn)，等候下一個(gè)信號(hào)的指示10。當(dāng)鉆削加工的過(guò)程中，如果會(huì)出現(xiàn)鉆頭無(wú)法進(jìn)行切屑，并且切屑很難排出時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)的壓力會(huì)升高，液壓馬達(dá)的扭矩會(huì)急劇增加，隨之而來(lái)的是液壓馬達(dá)進(jìn)油壓力的升高，當(dāng)壓力超過(guò)壓力繼電器12規(guī)定的壓力時(shí)，壓力繼電器會(huì)發(fā)出信號(hào)使電磁換向閥7的電磁鐵3YA得電，電磁換向閥11的電磁鐵2YA失電，此時(shí)換向閥7和11都是處在

24、左位的狀態(tài)，所以液壓泵的壓力油會(huì)進(jìn)入液壓缸的有桿腔，同時(shí)有桿腔的壓力升高，從而會(huì)使活塞桿帶動(dòng)鉆頭快速后退，當(dāng)停止后退時(shí)，便進(jìn)行機(jī)器的檢修和排屑故障的處理，處理后再重新進(jìn)行工作11。表1 電磁鐵動(dòng)作順序表動(dòng)作名稱(chēng)電磁鐵1YA2YA3YA4YA快進(jìn) + + - -工進(jìn) + + - +快退 + - + -卸荷、停止 - - - -2.5深孔鉆床液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)深孔鉆床液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：（1）深孔鉆床液壓系統(tǒng)中含有壓力繼電器，可以對(duì)液壓馬達(dá)進(jìn)行扭矩保護(hù)。（2）深孔鉆床液壓系統(tǒng)中的液壓源是定量泵，液壓馬達(dá)采用的是進(jìn)油節(jié)流調(diào)速的方式；而液壓缸則采用回油節(jié)流調(diào)速的方式；液壓泵還可以利用電磁溢流閥進(jìn)行卸荷。（3）

25、液壓缸是通過(guò)電實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向的改變和速磁換向閥度的變化。（4）深孔鉆床液壓系統(tǒng)本身帶有油箱，可以很方便的進(jìn)行回油，而且可以減少機(jī)床的占地面積；液壓系統(tǒng)的管道無(wú)論進(jìn)油還是出油都有冷卻器，從而可以降低液壓油的熱量，減少液壓油熱量對(duì)機(jī)床設(shè)備的影響。（5）液壓系統(tǒng)重量輕，體積比較小，所以沒(méi)有很大的慣性力，在突然剎車(chē)或者是出現(xiàn)過(guò)載的情況下，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的沖擊，對(duì)系統(tǒng)起到防護(hù)作用。（6）液壓系統(tǒng)調(diào)速穩(wěn)定，一般是由液壓閥控制著液壓油進(jìn)行調(diào)速，利用壓力之間的差值從而可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定調(diào)速，并且可以在一定范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引的速度，最重要的是可以實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速。（7）在液壓系統(tǒng)中，油泵和液壓馬達(dá)或者是液壓缸之間都是采用油管

26、連接，所以在空間分布上不會(huì)有太高的要求，只要適合機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，適合加工條件，油管的分布可以多樣化。（8）液壓系統(tǒng)中改變油路的方向是十分方便的，一般是用換向閥進(jìn)行油路的切換，使用換向閥操作簡(jiǎn)單方便，尤其是電磁換向閥快速切換油路方向，在發(fā)生故障時(shí)，快速的換向可以對(duì)液壓系統(tǒng)起到很好的保護(hù)作用。（9）液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)是油液，油液可以對(duì)每個(gè)液壓元件進(jìn)行潤(rùn)滑，從而可以減少摩擦，使元件的使用壽命增加。（10）液壓系統(tǒng)的操作系統(tǒng)十分方便，可以實(shí)現(xiàn)程度很高的自動(dòng)化。（11）液壓系統(tǒng)用有很好的過(guò)載保護(hù)系統(tǒng)，對(duì)機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)很好的保護(hù)作用。深孔鉆床液壓系統(tǒng)的缺點(diǎn)（1）液壓系統(tǒng)對(duì)液壓元件的要求很高，尤其是精度要求，因此

27、加工工藝比較復(fù)雜，花費(fèi)的成本也比較高。（2）液壓元件在液壓系統(tǒng)中起到很重要的作用，但是液壓元件維修起來(lái)十分復(fù)雜，一般需要高技術(shù)水平的維修員工，并且當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)問(wèn)題時(shí) ，如果是液壓系統(tǒng)出了問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)是那個(gè)部分除了問(wèn)題也是比較困難的問(wèn)題。（3）液壓系統(tǒng)在使用過(guò)程中對(duì)維護(hù)的要求也是很高，尤其是對(duì)液壓油的要求，要時(shí)刻保持液壓油的清潔，避免有雜物進(jìn)入液壓油中，否則會(huì)造成液壓管道的堵塞，給加工帶來(lái)不便。（4）液壓油作為液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)，很容易引起火災(zāi)，在工作過(guò)程中要十分注意火災(zāi)的隱患。（5）液壓系統(tǒng)一般是用壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞，所以傳遞效率比較低。3 深孔鉆床液壓系統(tǒng)的改進(jìn)3.1 深孔鉆床液壓系統(tǒng)存在的

28、問(wèn)題由2.4的分析可知，在深孔鉆床的液壓系統(tǒng)中，壓力油是經(jīng)過(guò)二位四通換向閥和節(jié)流閥流向液壓馬達(dá)的，二位四通換向閥主要是控制液壓馬達(dá)的進(jìn)油，節(jié)流閥則控制液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，在這個(gè)深孔鉆床的液壓回路中，從換向閥的功能來(lái)說(shuō)，只需要兩個(gè)油口便可以控制液壓馬達(dá)的進(jìn)油，所以此處的二位四通電磁換向閥可以換成二位二通電磁換向閥，沒(méi)有影響換向閥的功能，而且節(jié)約了成本。液壓缸的速度和方向的控制是由兩個(gè)電磁換向閥和一個(gè)節(jié)流閥完成的，相對(duì)來(lái)說(shuō)過(guò)程較復(fù)雜，在控制過(guò)程中對(duì)壓力油的損失較大，而且控制精度相對(duì)來(lái)說(shuō)沒(méi)有那么高，現(xiàn)代對(duì)于液壓缸的控制可以用電液比例換向閥來(lái)代替，電液比例換向閥不但可以控制液壓缸的方向而且可以控制活塞前進(jìn)

29、的速度，所以可以用電液比例換向閥來(lái)簡(jiǎn)化現(xiàn)有的深孔鉆床液壓系統(tǒng)。3.2 電液比例換向閥 電液比例控制閥是一種功能比普通液壓閥強(qiáng)大，但有些地方弱于電液伺服閥的一種液壓控制閥，電液比例控制閥是功率放大元件，也是電液互換元件，它的功能是接受電氣信號(hào)的命令，從而可以成比例的控制系統(tǒng)的流量，壓力，方向等。電液比例控制閥包括電液比例壓力控制閥，電液比例流量控制閥以及電液比例方向控制閥，電液比例換向閥就是電液比例方向控制閥的一種。電液比例控制閥能明顯的簡(jiǎn)化液壓控制系統(tǒng)，并且可以完成比較復(fù)雜的活動(dòng)規(guī)律和繁雜程序的控制，可以明顯提高液壓系統(tǒng)的操控水平。 電液比例換向閥不僅可以改變工作液的流動(dòng)方向而且可以控制其流量

30、大小，從而可以完成速度和方向的控制。而且它是通過(guò)控制流過(guò)電磁鐵的電流大小來(lái)控制其他方面，控制精度比較高。電液比例換向閥即可以控制液壓馬達(dá)又可以控制液壓缸，它可以根據(jù)電壓或電流的大小來(lái)決定電液比例換向閥開(kāi)放的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)速度快慢的控制，在結(jié)構(gòu)和成本上都具有一定的優(yōu)勢(shì)，能夠滿足大多數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)指標(biāo)要求不是很高的場(chǎng)合。3.3 改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)的組成和工作原理圖2 改進(jìn)后的深孔鉆床液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理圖1-液壓泵 2-電磁換向閥 3-節(jié)流閥 4-壓力繼電器 5-液壓馬達(dá) 6-液壓缸 7-電液比例換向閥 8-電磁溢流閥 9-減壓閥 10-單向閥 11,12-開(kāi)關(guān) 如圖2所示，在改進(jìn)后的深孔鉆床的液壓系統(tǒng)中

31、，原來(lái)控制液壓馬達(dá)進(jìn)油的二位四通電磁換向閥現(xiàn)在換成了二位二通電磁換向閥2，二位二通換向閥處于常開(kāi)狀態(tài)，只有電磁鐵3YA的得電，換向閥才處于關(guān)閉狀態(tài)。原來(lái)由兩個(gè)電磁換向閥和一個(gè)節(jié)流閥控制液壓缸的方向和速度，現(xiàn)在改為電液比例換向閥7和單向閥來(lái)控制，電液比例換向閥通過(guò)控制電流的大小，從而控制電磁閥閥口開(kāi)放的程度，以此來(lái)控制液壓缸的速度和方向，這種控制方式控制精度高，有利于孔加工過(guò)程中保護(hù)孔的精度和表面粗糙度。改進(jìn)后的深孔鉆床液壓系統(tǒng)的工作步驟：在改進(jìn)后的深孔鉆床液壓系統(tǒng)中液壓泵的供油壓力和卸荷還是由電磁溢流閥控制，壓力還是可以由開(kāi)關(guān)11和壓力表顯示；流向液壓缸的壓力油的壓力還是通過(guò)減壓閥9控制，壓力

32、是通過(guò)開(kāi)關(guān)12和壓力表顯示，速度和方向則是通過(guò)電液比例換向閥7控制；流向液壓馬達(dá)的壓力油的進(jìn)油是由二位二通換向閥2控制，流量大小則還是用節(jié)流閥3進(jìn)行控制；壓力繼電器4還是對(duì)液壓馬達(dá)的扭矩進(jìn)行保護(hù)。深孔鉆床液壓系統(tǒng)自動(dòng)循環(huán)的的工作步驟：如表2所示，液壓系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，電磁鐵4YA開(kāi)始得電，此時(shí)液壓泵由原來(lái)的卸荷狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樯龎籂顟B(tài)，同時(shí)液壓泵即向液壓馬達(dá)又向液壓缸進(jìn)行供油。此時(shí)，電液比例換向閥7的電磁鐵1YA得電，液壓油便通過(guò)減壓閥9，單向閥10，以及電液比例換向閥7進(jìn)入液壓缸的無(wú)桿腔，此時(shí)液壓缸的活塞連同鉆頭開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)，這時(shí)控制流入電磁鐵中的電流的大小可以控制流量大小，從而可以控制液壓缸的速度

33、，當(dāng)固定在滑座前端的擋鐵碰到行程開(kāi)關(guān)SQ2時(shí)，此時(shí)在減小流入電磁鐵的電流，使液壓缸的活塞桿前進(jìn)的速度減慢，此時(shí)，開(kāi)始鉆孔，活塞桿進(jìn)入慢速工進(jìn)狀態(tài)。當(dāng)滑塊前面的擋鐵觸碰到行程開(kāi)關(guān)SQ1時(shí) ，此時(shí)代表孔已經(jīng)鉆通，所以電液比例換向閥的電磁鐵2YA開(kāi)始得電，活塞桿帶動(dòng)滑座以及鉆頭開(kāi)始后退，當(dāng)化作后面的擋鐵碰到行程開(kāi)關(guān)SQ3時(shí)，活塞桿便停止后退，等待進(jìn)行下一次鉆孔。當(dāng)出現(xiàn)鉆頭無(wú)法切斷切屑，切屑無(wú)法排除，此時(shí)會(huì)造成整個(gè)液壓系統(tǒng)的壓力升高，液壓馬達(dá)的扭矩也要會(huì)增加，當(dāng)液壓馬達(dá)的扭矩的值超過(guò)壓力繼電器4調(diào)定的壓力值時(shí)，壓力繼電器便會(huì)發(fā)出信號(hào)，使電液比例換向閥7的電磁鐵2YA開(kāi)始得電，從而使液壓桿快速后退，同時(shí)使電磁換向閥2的電磁鐵得電，從而可以斷開(kāi)液壓馬達(dá)的供油使液壓馬達(dá)也停止旋轉(zhuǎn)，從而進(jìn)行設(shè)備的維修。表2 電磁鐵動(dòng)作順序表 動(dòng)作名稱(chēng)電磁鐵1YA2YA3YA4YA快進(jìn)+ -+工進(jìn)+-+快退-+-+卸荷、停止-+-3.4 改進(jìn)后液壓系統(tǒng)