《流體傳動(dòng)與控制》課件第8章

第8章流體傳動(dòng)與控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例8.1概述8.2組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)8.3萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)8.4氣動(dòng)機(jī)械手氣壓系統(tǒng)8.5氣液動(dòng)力滑臺(tái)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)8.6八軸仿形銑加工機(jī)床氣動(dòng)控制系統(tǒng) 8.1概述

通常把機(jī)床或設(shè)備中的液壓與氣壓傳動(dòng)部分稱為流體傳動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)床或設(shè)備中的工作主體是用流體（液壓油或壓縮空氣等）實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)時(shí)，則該機(jī)床或設(shè)備稱為流體傳動(dòng)設(shè)備。本章介紹的典型的流體傳動(dòng)控制系統(tǒng)是在現(xiàn)有的流體傳動(dòng)設(shè)備中，較具有代表性的液壓或氣壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)。前面幾章主要講述了流體傳動(dòng)知識(shí)和基本原理，在明確某機(jī)械設(shè)備工作要求的前提下，了解并掌握其流體傳動(dòng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程和傳動(dòng)的工作原理。本章內(nèi)容將通過(guò)對(duì)典型系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和分析，掌握閱讀流體傳動(dòng)系統(tǒng)圖的方法，為分析和設(shè)計(jì)流體傳動(dòng)系統(tǒng)打下必要的基礎(chǔ)。

流體傳動(dòng)與控制系統(tǒng)種類繁多，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，但根據(jù)其工作情況的不同，特點(diǎn)也不同。下面以液壓傳動(dòng)系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明典型液壓系統(tǒng)的工況與特點(diǎn)，如表8－1所示。表8－1典型液壓系統(tǒng)的工況與特點(diǎn)閱讀和分析流體傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖的基本步驟和方法如下:

(1)了解機(jī)床或設(shè)備工況對(duì)流體傳動(dòng)系統(tǒng)的要求，了解在各工作循環(huán)中全部工作過(guò)程的各工步對(duì)三個(gè)主要參數(shù)即力、速度和方向的明確具體技術(shù)要求。

(2)初步分析各執(zhí)行元件的工作循環(huán)過(guò)程，了解系統(tǒng)中所含元件的類型、規(guī)格、性能、功能和各元件之間的相互關(guān)系，并以執(zhí)行元件為中心，將系統(tǒng)分解為若干個(gè)工作單元。

(3)以各執(zhí)行元件為中心拓展分析相應(yīng)的子系統(tǒng)，分析找出其中包含的所有基本回路，并針對(duì)各執(zhí)行元件的動(dòng)作要求，參照動(dòng)作順序表讀出各子系統(tǒng)的功能狀態(tài)以及在系統(tǒng)整個(gè)工作循環(huán)中的作用。

(4)根據(jù)系統(tǒng)中對(duì)各執(zhí)行元件間的互鎖、同步、防干擾等要求，分析各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系，并讀懂在系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方法和起重要作用的元器件特性。

(5)在全面讀懂系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，歸納總結(jié)整個(gè)系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn)，深入對(duì)本系統(tǒng)以及同類系統(tǒng)的理解。 8.2組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)

8.2.1概述

組合機(jī)床是由通用部件和一些專用部件組成的高度自動(dòng)化專用機(jī)床，它操作簡(jiǎn)便，效率高，用于成批大量的生產(chǎn)中。動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床用來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，根據(jù)加工工藝的要求可在滑臺(tái)臺(tái)面上安裝放置動(dòng)力箱、多軸箱以及各種專用切削頭等動(dòng)力部件，以完成鉆、擴(kuò)、鉸、銑、鏜和攻絲等加工工序以及完成多種復(fù)雜進(jìn)給工作循環(huán)。

動(dòng)力滑臺(tái)有液壓動(dòng)力滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)之分。由于液壓動(dòng)力滑臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在電氣和機(jī)械裝置的配合下可以實(shí)現(xiàn)各種自動(dòng)工作循環(huán)，又可以很方便地對(duì)工進(jìn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此它的應(yīng)用比較廣泛。液壓動(dòng)力滑臺(tái)是利用液壓缸將泵站所提供的液壓能轉(zhuǎn)變成滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)所需要的機(jī)械能。它對(duì)液壓系統(tǒng)性能的主要要求是速度換接平穩(wěn)，進(jìn)給速度穩(wěn)定，功率利用合理，效率高，發(fā)熱少。8.2.2滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作原理

現(xiàn)以YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)為例分析其液壓系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)。該動(dòng)力滑臺(tái)要求進(jìn)給速度范圍為6.6~600mm/min，最大進(jìn)給力為4.5×103N。圖8－1所示為YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖，表8－2所示為YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的電磁鐵、壓力繼電器和行程閥的動(dòng)作順序表。該系統(tǒng)是由限壓式變量葉片泵、單桿活塞液壓缸及其它液壓元件組成，在機(jī)、電、液的聯(lián)合控制下能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工作循環(huán)的液壓系統(tǒng)。圖8－1

YT4543型動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)原理圖表8－2電磁鐵、壓力繼電器和行程閥的動(dòng)作順序表滑臺(tái)工作循環(huán)如圖8－2所示，是由快進(jìn)、第一次工進(jìn)（一工進(jìn)）、第二次工進(jìn)（二工進(jìn)）、死擋鐵停留、快退和原位停止六個(gè)工作值環(huán)組成，根據(jù)以上液壓系統(tǒng)不同工作循環(huán)時(shí)的回路，可得到相應(yīng)的進(jìn)油路和回油路、控制元件動(dòng)作順序。圖8－2滑臺(tái)工作循環(huán)

1.快進(jìn)

按下啟動(dòng)按鈕，使電磁鐵1YA得電吸合，先導(dǎo)電磁閥11左位接入系統(tǒng)，限壓式變量葉片泵14輸出的壓力油經(jīng)先導(dǎo)電磁閥進(jìn)入液動(dòng)換向閥12的左端油腔、液動(dòng)換向閥的右端油腔回油節(jié)流閥10和先導(dǎo)電磁閥的左位回油箱。液動(dòng)換向閥左位接入系統(tǒng)工作，其油路為:

進(jìn)油路:過(guò)濾器→泵14→單向閥13→液動(dòng)換向閥12左位→行程閥（機(jī)動(dòng)換向閥）8（接通）→液壓缸7左腔；

回油路:液壓缸7右腔→液動(dòng)換向閥12左位→單向閥3→行程閥8→液壓缸7左腔。

由于動(dòng)力滑臺(tái)空載，系統(tǒng)工作壓力低，使液控順序閥2關(guān)閉，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接，根據(jù)限壓式變量葉片泵的特性，這時(shí)泵的流量最大，所以滑臺(tái)向左快進(jìn)。（注:活塞固定，缸體移動(dòng)，滑臺(tái)固定在缸體上。）

2.第一次工作進(jìn)給

當(dāng)滑臺(tái)快速運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置時(shí)，滑臺(tái)上的行程擋塊壓下行程閥8的閥芯，切斷了原來(lái)進(jìn)入液壓缸7無(wú)桿腔快速運(yùn)動(dòng)的油路。此時(shí)電磁換向閥的電磁鐵3YA處于斷電狀態(tài)，壓力油只能經(jīng)過(guò)調(diào)整閥4和電磁換向閥9的右位進(jìn)入液壓缸7的左腔，由于油液要經(jīng)過(guò)調(diào)速閥4而使系統(tǒng)壓力升高，使限壓式變量葉片泵的流量減少，一直到與調(diào)速閥4所通過(guò)流量相同為止，這時(shí)進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔的流量由調(diào)速閥4的開口大小決定；同時(shí)打開液控順序閥2，使液壓缸右腔的油液通過(guò)液控順序閥2、背壓閥1流回油箱。這樣滑臺(tái)的快速運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為第一次工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其油路為:

進(jìn)油路:過(guò)濾器→泵14→單向閥13→液動(dòng)換向閥12左位→調(diào)速閥4→電磁換向閥9右位→液壓缸7左腔；

回油路:液壓缸7右腔→液動(dòng)換向閥12左位→液壓順序閥2→背壓閥1→油箱。

3.第二次工作進(jìn)給

第二次工作進(jìn)給的油路基本與第一次工作進(jìn)給的油路相同，不同的是當(dāng)?shù)谝淮喂ぷ鬟M(jìn)給到指定位置時(shí)，滑臺(tái)上行程擋鐵壓下行程開關(guān)，發(fā)出電信號(hào)使電磁鐵3YA得電，電磁換向閥9左位接入油路，這時(shí)液壓油必須通過(guò)調(diào)速閥4和10進(jìn)入液壓缸7的左腔。回油路和第一次工作進(jìn)給完全相同。由于調(diào)速閥4和10是串聯(lián)連接，調(diào)速閥10的開口面積小于調(diào)速閥4的開口面積，故滑臺(tái)的進(jìn)給速度進(jìn)一步減小，其速度值是由調(diào)速閥10的開口面積大小決定的。

4.死擋鐵停留

當(dāng)滑臺(tái)完成第二次工作進(jìn)給后，碰到死擋鐵，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，使液壓缸7左腔壓力升高。當(dāng)壓力升高到根據(jù)工藝要求的壓力繼電器5的調(diào)定值時(shí)，壓力繼電器發(fā)出電信號(hào)給時(shí)間繼電器，使滑臺(tái)在死擋鐵停留一定時(shí)間后再開始下一動(dòng)作。停留時(shí)間的長(zhǎng)短由時(shí)間繼電器來(lái)調(diào)節(jié)設(shè)定。

5.快退

滑臺(tái)停留時(shí)間結(jié)束后，時(shí)間繼電器發(fā)出滑臺(tái)快退信號(hào)，使電磁鐵1YA斷電，2YA通電，先導(dǎo)電磁閥右位接入系統(tǒng)，液動(dòng)換向閥右位也接入系統(tǒng)。滑臺(tái)快退時(shí)負(fù)載小，系統(tǒng)壓力低，使限壓式變量葉片泵的流量自動(dòng)恢復(fù)到最大，滑臺(tái)快速退回，其油路為:

進(jìn)油路:過(guò)濾器→泵14→單向閥13→液動(dòng)換向閥12右位→液壓缸7右腔；

回油路:液壓缸7左腔→單向閥6→閥液動(dòng)換向12右位→油箱。

6.原位停止

滑臺(tái)快速退回到原位，擋塊壓下行程開關(guān)，發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵1YA、2YA和3YA全部斷電，先導(dǎo)電磁閥11和液動(dòng)換向閥12回復(fù)到中位，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。此時(shí)液壓泵輸出的液壓油經(jīng)單向閥13和液動(dòng)換向閥12中位流回油箱，在低壓下卸荷（維持低壓是為了保證下次啟動(dòng)時(shí)液動(dòng)換向閥12能夠動(dòng)作）。8.2.3滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)

YT4543型組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)有如下特點(diǎn):

(1)采用了限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速回路，并在回路中設(shè)置了背壓閥,能夠保證穩(wěn)定的低速運(yùn)動(dòng)，有較好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍，并且系統(tǒng)調(diào)速范圍大?；赜吐飞系谋硥洪y使滑臺(tái)能承受負(fù)值負(fù)載。

(2)采用了限壓式變量泵和液壓缸的差動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，工進(jìn)時(shí)斷開油缸差動(dòng)連接，這樣既保證了較快的速度又不致系統(tǒng)的效率過(guò)低，工進(jìn)時(shí)僅輸出與液壓缸的需要相適應(yīng)的流量，死擋鐵停留時(shí)只輸出系統(tǒng)泄漏的流量，使系統(tǒng)無(wú)溢流損失，能量利用合理，系統(tǒng)效率較高。

(3)系統(tǒng)采用了行程閥和順序閥實(shí)現(xiàn)快進(jìn)和工進(jìn)的換接，不僅簡(jiǎn)化了電器回路，而且使動(dòng)作可靠，轉(zhuǎn)換位置精度比電器控制高，而兩個(gè)工進(jìn)間的換接則由于兩者速度都較低，采用電磁閥完全能保證換接精度。

(4)采用了三位五通M型中位機(jī)能的電液換向閥換向，提高了換向平穩(wěn)性，并且滑臺(tái)在原位停止時(shí)，利用M型中位機(jī)能使液壓泵處于卸荷狀態(tài)，功率消耗小。另外，由于采用五通換向閥，使回路容易形成差動(dòng)連接，簡(jiǎn)化了回路。 8.3萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)

8.3.1機(jī)床液壓系統(tǒng)的功能

M1432A型萬(wàn)能外圓磨床主要用于磨削IT5～I(xiàn)T7精度的圓柱形或圓錐形外圓和內(nèi)孔，表面粗糙度Ra為1.25～0.08。該機(jī)床的液壓系統(tǒng)具有以下功能:

（1）能實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并能在0.05～4m/min之間無(wú)級(jí)調(diào)速，工作臺(tái)換向平穩(wěn)，啟動(dòng)、制動(dòng)迅速，換向精度高。

（2）在裝卸工件和測(cè)量工件時(shí)，為縮短輔助時(shí)間，砂輪架具有快速進(jìn)退動(dòng)作；為避免慣性沖擊，控制砂輪架快速進(jìn)退的液壓缸設(shè)置有緩沖裝置。

（3）為方便裝卸工件，尾架頂尖的伸縮采用液壓傳動(dòng)。

（4）工作臺(tái)可作微量抖動(dòng):切入磨削或加工工件略大于砂輪寬度時(shí)，為了提高生產(chǎn)率和改善表面粗糙度，工作臺(tái)可作短距離(1～3mm)、頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)(100～150次/分)。（5）傳動(dòng)系統(tǒng)具有必要的連鎖動(dòng)作，主要作用如下:

①工作臺(tái)的液動(dòng)與手動(dòng)連鎖，以免液動(dòng)時(shí)帶動(dòng)手輪旋轉(zhuǎn)引起工傷事故。

②砂輪架快速前進(jìn)時(shí)，可保證尾架頂尖不后退，以免加工時(shí)工件脫落。

③磨內(nèi)孔時(shí)，為使砂輪不后退，傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置有與砂輪架快速后退聯(lián)鎖的機(jī)構(gòu)，以免撞壞工件或砂輪。

④砂輪架快進(jìn)時(shí)，頭架帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，冷卻泵啟動(dòng)；砂輪架快速后退時(shí)，頭架與冷卻泵電機(jī)停轉(zhuǎn)。8.3.2液壓系統(tǒng)的工作原理圖8－3

M1432A型萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)原理圖

1.工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)

1)工作臺(tái)右行

如圖8－3所示狀態(tài)，先導(dǎo)閥、換向閥閥芯均處于右端，開停閥處于右位。

其主油路為:

進(jìn)油路:液壓泵19→換向閥2右位(P→A)→液壓缸2右腔；

回油路:液壓缸9左腔→換向閥2右位(B→T2)→先導(dǎo)閥1右位→開停閥3右位→節(jié)流閥5→油箱。液壓油推液壓缸帶動(dòng)工作臺(tái)向右運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)速度由節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)。

2)工作臺(tái)左行

當(dāng)工作臺(tái)右行到預(yù)定位置時(shí)，工作臺(tái)上左邊的擋塊與先導(dǎo)閥1的閥芯相連接的杠桿，使先導(dǎo)閥芯左移，開始工作臺(tái)的換向過(guò)程。先導(dǎo)閥閥芯左移過(guò)程中，其閥芯中段制動(dòng)錐A的右邊逐漸將回油路上通向節(jié)流閥5的通道(D2→T)關(guān)小，使工作臺(tái)逐漸減速制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)制動(dòng)；當(dāng)先導(dǎo)閥閥芯繼續(xù)向左移動(dòng)到先導(dǎo)閥芯右部環(huán)形槽，使a2點(diǎn)與高壓油路a2′相通，先導(dǎo)閥芯左部環(huán)槽使a1→a1′接通油箱時(shí)，控制油路被切換。這時(shí)借助于抖動(dòng)缸推動(dòng)先導(dǎo)閥向左快速移動(dòng)(快跳)。其主油路為:

進(jìn)油路:泵19→精濾油器21→先導(dǎo)閥1左位(a2′→a2)→抖動(dòng)缸6左端；

回油路:抖動(dòng)缸6右端→先導(dǎo)閥1左位(a1→a1′)→油箱。

因?yàn)槎秳?dòng)缸的直徑很小，上述流量很小的壓力油足以使之快速右移，并通過(guò)杠桿使先導(dǎo)閥閥芯快跳到左端，從而使通過(guò)先導(dǎo)閥到達(dá)換向閥右端的控制壓力油路迅速打通，同時(shí)又使換向閥左端的回油路也迅速打通(暢通)。這時(shí)的控制油路為:

進(jìn)油路:泵19→精濾油器21→先導(dǎo)閥1左位(a2′→a2)→單向閥I2→換向閥2右端；

回油路:換向閥2左端回油路在換向閥芯左移過(guò)程中有三種變換。

①換向閥2左端b1′→先導(dǎo)閥1左位(a1→a1′)→油箱。換向閥閥芯因回油暢通而迅速

左移，實(shí)現(xiàn)第一次快跳。當(dāng)換向閥1閥芯快跳到制動(dòng)錐C的右側(cè)時(shí)關(guān)小主回油路(B→T2)通道，工作臺(tái)便迅速制動(dòng)(終制動(dòng))。換向閥閥芯繼續(xù)迅速左移到中部臺(tái)階處于閥體中間沉割槽的中心處時(shí)，液壓缸兩腔都通壓力油，工作臺(tái)便停止運(yùn)動(dòng)。②換向閥芯在控制壓力油作用下繼續(xù)左移，換向閥閥芯左端回油路改為:換向閥2左端→節(jié)流閥J1→先導(dǎo)閥1左位→油箱。這時(shí)換向閥閥芯按節(jié)流閥(停留閥)J1調(diào)節(jié)的速度左移，由于換向

閥體中心沉割槽的寬度大于中部臺(tái)階的寬度，所以閥芯慢速左移的一定時(shí)間內(nèi)，液壓缸兩腔繼續(xù)保持互通，使工作臺(tái)在端點(diǎn)保持短暫的停留。其停留時(shí)間在0～5s內(nèi)由節(jié)流閥J1、J2調(diào)節(jié)。③當(dāng)換向閥閥芯慢速左移到左部環(huán)形槽與油路(b1→b1′)相通時(shí)，換向閥左端控制油的回油路又變?yōu)閾Q向閥2左端→油路b1→換向閥2左部環(huán)形槽→油路b1′→先導(dǎo)閥1左位→油箱。這時(shí)由于換向閥左端回油路暢通，換向閥閥芯實(shí)現(xiàn)第二次快跳，使主油路迅速切換，工作臺(tái)則迅速反向啟動(dòng)(左行)。

這時(shí)的主油路為:

進(jìn)油路:泵19→換向閥2左位(P→B)→液壓缸22左腔；

回油路:液壓缸22右腔→換向閥2左位(A→T1)→先導(dǎo)閥1左位(D1→T)→開停閥3右位→節(jié)流閥5→油箱。

當(dāng)工作臺(tái)左行到位時(shí)，工作臺(tái)上的擋鐵又碰杠桿推動(dòng)先導(dǎo)閥右移，重復(fù)上述換向過(guò)程，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的自動(dòng)換向。

2.工作臺(tái)液動(dòng)與手動(dòng)的互鎖

工作臺(tái)液動(dòng)與手動(dòng)的互鎖是由互鎖缸4來(lái)完成的。當(dāng)開停閥3處于圖8－2所示位置時(shí)，互鎖缸4的活塞在壓力油的作用下壓縮彈簧并推動(dòng)齒輪Z1和Z2脫開，這樣，當(dāng)工作臺(tái)液動(dòng)(往復(fù)運(yùn)動(dòng))時(shí)，手輪不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

當(dāng)開停閥3處于左位時(shí)，互鎖缸4通油箱，活塞在彈簧力的作用下帶著齒輪Z2移動(dòng)，Z2與Z1嚙合，工作臺(tái)就可用手搖機(jī)構(gòu)搖動(dòng)。

3.砂輪架的快速進(jìn)、退運(yùn)動(dòng)

砂輪架的快速進(jìn)退運(yùn)動(dòng)是由手動(dòng)二位四通換向閥12(快動(dòng)閥)來(lái)操縱，由快動(dòng)缸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在圖8－2所示位置時(shí)，快動(dòng)閥右位接入系統(tǒng)，壓力油經(jīng)快動(dòng)閥12右位進(jìn)入快動(dòng)缸14右腔，砂輪架快進(jìn)到前端位置，快進(jìn)終點(diǎn)是靠活塞與缸體端蓋相接觸來(lái)保證其重復(fù)定位精度的；當(dāng)快動(dòng)缸左位接入系統(tǒng)時(shí)，砂輪架快速后退到最后端位置。為防止砂輪架在快速運(yùn)動(dòng)到達(dá)前后終點(diǎn)處產(chǎn)生沖擊，在快動(dòng)缸兩端設(shè)緩沖裝置，并設(shè)有抵住砂輪架的閘缸13，用以消除絲杠和螺母間的間隙。

手動(dòng)換向閥12(快動(dòng)閥)的下面裝有一個(gè)自動(dòng)啟、閉頭架電動(dòng)機(jī)和冷卻電動(dòng)機(jī)的行程開關(guān)及一個(gè)與內(nèi)圓磨具聯(lián)鎖的電磁鐵(圖上均未畫出)。當(dāng)手動(dòng)換向閥12(快動(dòng)閥)處于右位使砂輪架處于快進(jìn)時(shí)，手動(dòng)閥的手柄壓下行程開關(guān)，使頭架電動(dòng)機(jī)和冷卻電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。當(dāng)翻下內(nèi)圓磨具進(jìn)行內(nèi)孔磨削時(shí)，內(nèi)圓磨具壓下另一行程開關(guān)，使聯(lián)鎖電磁鐵通電吸合，將快動(dòng)閥鎖住在左位(砂輪架在退的位置)，以防止誤動(dòng)作，保證安全。

4.砂輪架的周期進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

砂輪架的周期進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由選擇閥8、進(jìn)給閥9、進(jìn)給缸10通過(guò)棘爪、棘輪、齒輪、絲杠來(lái)完成的。選擇閥8根據(jù)加工需要可以使砂輪架在工件左端或右端時(shí)進(jìn)給，也可在工件兩端都進(jìn)給(雙向進(jìn)給)，亦可不進(jìn)給，共四個(gè)位置可供選擇。圖8－3所示為雙向進(jìn)給、周期進(jìn)給油路:壓力油從a1點(diǎn)→J4→進(jìn)給閥9右端；進(jìn)給閥9左端→I3→a2→先導(dǎo)閥1→油箱。進(jìn)給缸10→d→進(jìn)給閥9→c1→選擇閥8→a2→先導(dǎo)閥1→油箱，進(jìn)給缸柱塞在彈簧力的作用下復(fù)位。當(dāng)工作臺(tái)開始換向時(shí)，先導(dǎo)閥換位(左移)使a2點(diǎn)變高壓、a1

點(diǎn)變?yōu)榈蛪?回油箱)；此時(shí)周期進(jìn)給油路為:壓力油從a2點(diǎn)→J3→進(jìn)給閥9左端；進(jìn)給閥9右端→I4→a1點(diǎn)→先導(dǎo)閥1→油箱，使進(jìn)給閥右移；與此同時(shí)，壓力油經(jīng)a2點(diǎn)→選擇閥8→c1→進(jìn)給閥9→d→進(jìn)給缸10，推進(jìn)給缸柱塞左移，柱塞上的棘爪撥棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，通過(guò)齒輪等推砂輪架進(jìn)給一次。在進(jìn)給閥活塞繼續(xù)右移時(shí)堵住c1而打通c2，這時(shí)進(jìn)給缸右端→d→進(jìn)給閥→c2→選擇閥→a1→先導(dǎo)閥a1′→油箱，進(jìn)給缸在彈簧力的作用下再次復(fù)位。當(dāng)工作臺(tái)再次換向，再周期進(jìn)給一次。若將選擇閥轉(zhuǎn)到其它位置，如右端進(jìn)給，則工作臺(tái)只有在換向到右端才進(jìn)給一次，其進(jìn)給過(guò)程不再贅述。從上述周期進(jìn)給過(guò)程可知，每進(jìn)給一次是由一股壓力油(壓力脈沖)推進(jìn)給缸柱塞上的棘爪撥棘輪轉(zhuǎn)一角度。調(diào)節(jié)進(jìn)給閥兩端的節(jié)流閥J3、J4就可調(diào)節(jié)壓力脈沖的時(shí)期長(zhǎng)短，從而調(diào)節(jié)進(jìn)給量的大小。

5.尾架頂尖的松開與夾緊

尾架頂尖只有在砂輪架處于后退位置時(shí)才允許松開。為操作方便，采用腳踏式二位三通閥11(尾架閥)來(lái)操縱，由尾架缸15來(lái)實(shí)現(xiàn)。由圖可知，只有當(dāng)快動(dòng)閥12處于左位,砂輪架處于后退位置，腳踏尾架閥處于右位時(shí)，才能有壓力油通過(guò)尾架閥進(jìn)入尾架缸推杠桿撥動(dòng)尾頂尖松開工件。當(dāng)快動(dòng)閥12處于右位(砂輪架處于前端位置)時(shí)，油路L為低壓(回油箱)，這時(shí)誤踏尾架閥11也無(wú)壓力油進(jìn)入尾架缸14，頂尖也就不會(huì)推出。

尾頂尖的夾緊依靠的彈簧力。

6.抖動(dòng)缸的功用

抖動(dòng)缸6的功用有兩個(gè)。第一是幫助先導(dǎo)閥1實(shí)現(xiàn)換向過(guò)程中的快跳；第二是當(dāng)工作臺(tái)需要作頻繁短距離換向時(shí)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的抖動(dòng)。

當(dāng)砂輪作切入磨削或磨削短圓槽時(shí)，為提高磨削表面質(zhì)量和磨削效率，需工作臺(tái)頻繁短距離換向—抖動(dòng)。這時(shí)將換向擋鐵調(diào)得很近或夾住換向杠桿，當(dāng)工作臺(tái)向左或向右移動(dòng)時(shí)，擋鐵帶杠桿使先導(dǎo)閥閥芯向右或向左移動(dòng)一個(gè)很小的距離，使先導(dǎo)閥1的控制進(jìn)油路和回油路僅有一個(gè)很小的開口。通過(guò)此很小開口的壓力油不可能使換向閥閥芯快速移動(dòng)，這時(shí)，因?yàn)槎秳?dòng)缸柱塞直徑很小，所通過(guò)的壓力油足以使抖動(dòng)缸快速移動(dòng)。抖動(dòng)缸的快速移動(dòng)推動(dòng)杠帶先導(dǎo)閥快速移動(dòng)(換向)，迅速打開控制油路的進(jìn)、回油口，使換向閥也迅速換向，從而使工作臺(tái)作短距離頻繁往復(fù)換向—抖動(dòng)。8.3.3系統(tǒng)特點(diǎn)

由于機(jī)床加工工藝的要求，M1432A型萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)是機(jī)床液壓系統(tǒng)中要求較高、較復(fù)雜的一種。其主要特點(diǎn)是:

(1)系統(tǒng)采用節(jié)流閥回油節(jié)流調(diào)速回路，功率損失較小。

(2)工作臺(tái)采用了活塞桿固定式雙桿液壓缸，保證左、右往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度一致，并使機(jī)床占地面積不大。

(3)本系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上采用了將開停閥、先導(dǎo)閥、換向閥、節(jié)流閥、抖動(dòng)缸等組合一體的操縱箱，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、管路減短、操縱方便，又便于制造和裝配修理。此操縱箱屬行程制動(dòng)換向回路，具有較高的換向位置精度和換向平穩(wěn)性。 8.4氣動(dòng)機(jī)械手氣壓系統(tǒng)

氣動(dòng)機(jī)械手是機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。氣壓傳動(dòng)在工業(yè)機(jī)械手，特別是在高速機(jī)械手中應(yīng)用較廣。氣動(dòng)機(jī)械手氣壓系統(tǒng)的壓力一般為0.4~0.6MPa，個(gè)別氣壓系統(tǒng)的壓力可達(dá)0.8~1.0MPa，其臂力壓力一般在3.0MPa以下。8.4.1氣動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

這里以160冷擠壓機(jī)氣動(dòng)機(jī)械手氣動(dòng)系統(tǒng)為例進(jìn)行氣動(dòng)機(jī)械的工作原理的闡述。

160冷擠壓機(jī)可用于生產(chǎn)活塞銷，采用冷擠壓的方法直接將毛坯擠壓成型。擠壓機(jī)兩側(cè)分別裝有上料和下料兩臺(tái)機(jī)械手。采用行程開關(guān)式固定程序控制，控制系統(tǒng)與擠壓系統(tǒng)配合，由上料機(jī)械手控制擠壓機(jī)滑塊的下壓和原料補(bǔ)充，下料機(jī)械手則由擠壓機(jī)滑塊的回升來(lái)控制。

圖8－4所示上料機(jī)械手的工作原理。氣缸1推動(dòng)齒條2，帶動(dòng)齒輪3和齒輪12，同時(shí)帶動(dòng)立柱11旋轉(zhuǎn)。固定在立柱上的壓料氣缸10及手臂隨之旋轉(zhuǎn)。而錐齒輪12則經(jīng)錐齒輪4帶動(dòng)手臂使其繞手臂軸5自轉(zhuǎn)，從而使工件軸心線對(duì)正機(jī)器軸心線。壓料氣缸10隨之推動(dòng)壓背，將工件壓入?？?，完成上料任務(wù)。最后各氣缸反向動(dòng)作復(fù)原，手臂伸縮氣缸伸出手爪抓料并退回，至此完成一個(gè)循環(huán)動(dòng)作。圖8－4上料機(jī)械手工作原理圖8－5上料機(jī)械手氣壓系統(tǒng)原理圖8.4.2氣動(dòng)系統(tǒng)的工作特點(diǎn)

氣壓傳動(dòng)機(jī)械手氣壓系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):

(1)無(wú)增速機(jī)構(gòu)即能獲得較高的運(yùn)動(dòng)速度，使其能快速自動(dòng)地完成上料、下料動(dòng)作。

（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，成本低。

（3）工作介質(zhì)壓縮空氣的泄漏對(duì)環(huán)境無(wú)污染，對(duì)管路要求低。

（4）驅(qū)動(dòng)立柱旋轉(zhuǎn)的氣缸1采用氣液聯(lián)運(yùn)缸，以氣壓缸作為動(dòng)力，液壓缸起阻尼作用。為保證機(jī)械手速度均勻、動(dòng)作協(xié)調(diào)，系統(tǒng)中需增設(shè)一定的氣壓輔助元件，如蓄能器、壓力繼電器等。 8.5氣液動(dòng)力滑臺(tái)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)

1.系統(tǒng)組成

氣液動(dòng)力滑臺(tái)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成主要有:二位三通換向閥1、行程閥2、二位四通換向閥3、手動(dòng)二位二通換向閥4、節(jié)流閥5、行程閥6和8、單向閥7和9、補(bǔ)油箱10。

2.工作原理

氣液動(dòng)力滑臺(tái)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)圖8－7所示的單向進(jìn)給工作循環(huán)和圖8－8所示的雙向進(jìn)給工作循環(huán)。圖8－6氣液動(dòng)力滑臺(tái)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖圖8－7單向進(jìn)給工作循環(huán)圖8－8雙向進(jìn)給工作循環(huán)

1）單向進(jìn)給工作循環(huán)

單向進(jìn)給工作循環(huán)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)→慢進(jìn)（工進(jìn)）→快退→停止的工作循環(huán)，當(dāng)圖8－6中手動(dòng)換向閥4處于圖示狀態(tài)時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)該動(dòng)作過(guò)程。其工作原理為:

當(dāng)手動(dòng)換向閥3切換到右位時(shí)，實(shí)際上就是給予進(jìn)刀信號(hào)，在氣壓作用下氣缸中活塞開始向下運(yùn)動(dòng)，液壓缸中活塞下腔的油液經(jīng)行程閥6的左位和單向閥7進(jìn)入液壓缸活塞的上腔，實(shí)現(xiàn)快進(jìn)過(guò)程。當(dāng)快進(jìn)到活塞桿上的擋鐵B切換行程閥6（使其處于右位）后，油液只能經(jīng)節(jié)流閥5進(jìn)入活塞上腔，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度，即可調(diào)節(jié)氣—液缸運(yùn)動(dòng)速度，所以活塞開始慢進(jìn)（工進(jìn)）。當(dāng)工進(jìn)至擋鐵C使行程閥2復(fù)位時(shí)，輸出氣信號(hào)使閥3切換到左位，這時(shí)氣缸活塞開始向上運(yùn)動(dòng)。液壓缸活塞上腔的油液經(jīng)閥8的左位和手動(dòng)閥4中的單向閥進(jìn)入液壓缸的下腔，實(shí)現(xiàn)了快退，當(dāng)快退到擋鐵A切換行程閥8的左位的手動(dòng)換。

2）雙向進(jìn)給工作循環(huán)

雙向進(jìn)給工作循環(huán)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)→慢進(jìn)（工進(jìn)）→慢退（工進(jìn)）→快退→停止的雙向進(jìn)給工作循環(huán)。該循環(huán)中的快進(jìn)→慢進(jìn)（工進(jìn)）過(guò)程的工作原理與單向進(jìn)給工作循環(huán)中的快進(jìn)→慢進(jìn)（工進(jìn)）過(guò)程相同。由慢進(jìn)（工進(jìn)）進(jìn)入慢退直至快退、停止的過(guò)程為:當(dāng)慢進(jìn)至擋鐵C切換行程閥2至左位時(shí)，輸出氣信號(hào)使閥3切換到左位，氣缸活塞開始向上運(yùn)行，此時(shí)液壓缸活塞上腔的油液經(jīng)行程閥8的左位和節(jié)流閥5進(jìn)入活塞下腔，亦即實(shí)現(xiàn)了慢退（反向進(jìn)給），慢退到擋鐵B離開閥6的頂桿而使其復(fù)位（處于左位）后，液壓缸活塞上腔的油液就經(jīng)閥6左位而進(jìn)入活塞下膛，進(jìn)行快退，快退到擋鐵A使切換閥8動(dòng)作而使油液通路被切斷，活塞停止運(yùn)動(dòng)。

3.特點(diǎn)

氣液動(dòng)力滑臺(tái)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中帶定位機(jī)構(gòu)的手動(dòng)閥1、行程閥2和手動(dòng)閥3共同組成一個(gè)組合閥塊，閥4、5和6變形成組合閥，補(bǔ)油箱10是為了補(bǔ)償系統(tǒng)中的漏油而設(shè)置的，一般可用油杯代替。

該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的換向動(dòng)作，控制靈敏度高，實(shí)現(xiàn)了單向進(jìn)給工作循環(huán)和雙向進(jìn)給工作循環(huán)不同的工作要求，適應(yīng)性強(qiáng)，廣泛用于機(jī)械裝置的各類滑臺(tái)動(dòng)力系統(tǒng)。8.6八軸仿形銑加工機(jī)床氣動(dòng)控制系統(tǒng)

8.6.1概述

八軸仿形銑加工機(jī)床是一種高效專用半自動(dòng)加工木質(zhì)工件的機(jī)床。其主要功能是仿形加工，如加工梭柄、虎形腿等異型空間曲面。工件表面經(jīng)粗、精銑，砂光和仿形加工后，可得到尺寸精度較高的木質(zhì)構(gòu)件。八軸仿形銑加工機(jī)床一次可加工8個(gè)工件。在加工時(shí)，把樣品放在居中位置，銑刀主軸轉(zhuǎn)速一般為8000r／min左右。由變頻調(diào)速器控制的三相異步電動(dòng)機(jī)，經(jīng)蝸桿、蝸輪傳動(dòng)副控制降速后，可得工件的轉(zhuǎn)速范圍為15～735r／min。縱向進(jìn)給由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠實(shí)現(xiàn)，其轉(zhuǎn)速根據(jù)掛輪變化為20～1190r／min或40～2380r／min。工件轉(zhuǎn)速、縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度的改變，都是根據(jù)仿形輪的幾何軌跡變化，反饋給變頻調(diào)速器后，再控制電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該機(jī)床的接料盤升降，工件的夾緊松開，粗、精銑，砂光和仿形加工等工序都是由氣動(dòng)控制與電氣控制配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。8.6.2氣動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理

八軸仿形銑加工機(jī)床使用加緊缸B(共8只)，接料盤升降缸A(共2只)，蓋板升降缸C，銑刀上、下缸D，粗、精銑缸E，砂光缸F，平衡缸G共計(jì)15只氣缸。該機(jī)床的動(dòng)作程序如圖8－9所示。圖8－9機(jī)床的動(dòng)作程序下面分四方面來(lái)說(shuō)明該機(jī)床的動(dòng)作過(guò)程。

（1）接料托盤升降及工件加緊。按下接料托盤升按鈕開關(guān)(電開關(guān))后，電磁1DT通電，使閥4處于右位，A缸無(wú)桿腔進(jìn)氣，活塞桿伸出，有桿腔余氣經(jīng)閥4排氣口排空，此時(shí)接料托盤升起。托盤升至預(yù)定位置時(shí)，由人工把工件毛坯放在托盤上，接著按工件夾緊按鈕使電磁鐵3DT通電，閥2換向處于下位。此時(shí)，閥3的氣控信號(hào)經(jīng)閥2的排氣口排空，使閥3復(fù)位處于右位，壓縮空氣分別進(jìn)入8只夾緊氣缸的無(wú)桿腔，有桿腔余氣經(jīng)閥3的排氣口排空，實(shí)現(xiàn)工件夾緊。

工件夾緊后，按下接料托盤下降按鈕，使電磁鐵2DT通電，1DT斷電，閥4換向處于左位，A腔有桿腔進(jìn)氣，無(wú)桿腔排氣，活塞桿退回，使托盤返至原位。（2）蓋板缸、銑刀缸和平衡缸的動(dòng)作。由于銑刀主軸轉(zhuǎn)速很高，加工木質(zhì)工件時(shí)，木屑會(huì)飛濺。為了便于觀察加工情況和防止木屑向外飛濺，該機(jī)床有一透明蓋板并由氣缸C控制，實(shí)現(xiàn)蓋板的上、下運(yùn)動(dòng)。在蓋板中的木屑由引風(fēng)機(jī)產(chǎn)生負(fù)壓，從管道中抽吸到指定地點(diǎn)。圖8－10機(jī)床的氣動(dòng)控制回路