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1、数控机床液压系统原理图的识读方法分析 摘要：本文提出了“浏览分解倒推整合”的数控机床液压系统图识读方法。该方法根据执行元件数目将系统分解为若干子系统，用油液倒推法将每个子系统划分成若干个分支回路，在分支回路原理分析的基础上整合出子系统原理，进而整合出系统原理。有效解决了识图中分支油路多的困难，并以实例说明该方法的实用性和有效性。 关键词：液压系统图；分解；倒推；整合；识读方法 一、引言 现代数控机床的全自动化控制需借助液压传动辅助机床实现整机的自动运行，如自动换刀、制动、工作台自动交换等。但液压传动在密闭管道内进行，难以观察和测量，故障诊断比较困难。目前较普遍的方法是根据液压系统原理图进行故障
2、诊断，所以本文着重分析数控机床液压系统原理图的识读方法。 二、“浏览分解倒推整合”数控机床液压系统原理图读图法 1.“浏览分解倒推整合”读图法基本原理。液压系统一般是一个主动力源同时为多个执行元件供油。按一般读系统图的方法，从动力源开始，到执行元件结束。将遇到多个分支油路，若逆向考虑：油液从执行元件开始流动，到液压泵结束，则能避免这个难题。因此，“浏览分割倒推整合”读图法基本原理为：浏览：快速浏览系统图，了解系统动作循环、执行元件的功能、执行元件数目等，大概把握系统图的复杂程度。分解：以执行元件为中心，将系统进行分解，分解为若干个分支油路。倒推：假定起点是执行元件，终点是液压泵，所有液压元件处
3、于连通状态，分析油液流经的液压元件。然后按油液实际流向，详细分析该回路。整合：根据数控机床液压系统的动作要求，以信号为纽带，整合所有分支油路，归纳出整个液压系统的工作原理和特点。 2.“浏览分解倒推整合”读图法基本步骤。了解：了解数控机床及其液压系统的功能以及对液压系统的要求。浏览：了解液压系统的动作循环、执行元件数目与功能、液压泵数目等。系统分解：按执行元件数目将系统分解为若干个子系统。子系统分析：分析每个子系统的运动和原理。根据倒推原理，将每个子系统划分成各分支回路，并对各分支回路的工作原理进行分析。首先分析各分支回路由哪些基本回路组成。第二分析基本回路中液压元件的功能和相互连接关系。第三
4、根据运动循环，分析每步动作的进、回油路线。最后根据进、回油路线，分析每个分支回路的原理，并分析各子系统之间的联系。整合：包括子系统整合和系统整合。子系统整合主要依据关键液压元件，如换向阀、压力阀等的不同状态；系统整合主要依据各子系统间顺序、同步、互锁等要求。信号是纽带，并做出信号控制元件的动作顺序图或状态图。归纳：全面分析液压系统的工作原理后，归纳出设备液压系统的特点。 三、实例分析 以MJ-50型数控车床液压系统原理图为例，应用“浏览分解倒推整合”读图法进行读图，液压系统原理图如图1所示。 第一步了解MJ-50型数控车及其液压系统。MJ-50型数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、圆锥面
5、、螺纹表面、成形回转体表面等。液压系统实现零件加工所需的辅助运动：主轴卡盘的夹紧与松开、卡盘夹紧力高低压转换、刀架夹紧与松开、刀架转位、尾座套筒的伸出与缩回。液压系统所需力及流量变化较小，主要负载是提供加工零件的夹紧力、预紧力以及刀盘的锁紧力和一些油缸换位动作的平衡。一般采用中低压系统即可。 第二步浏览液压系统原理图。可知，非循环动作，有四个执行元件，分别实现上述辅助功能，一个液压泵供油，图中已指明执行元件的运动方向。 第三步系统分解。图1中有四个执行元件，故将该系统分解为：主轴卡盘、刀架的夹紧与松开、刀架转位和尾座套筒4个子系统。 第四步子系统分析。根据油液倒推原理，理出分支回路。以卡盘子系
6、统为例，经倒推可知此子系统有两个分支回路，由换向、锁紧和减压三种基本回路组成。是主换向阀，实现主轴卡盘的夹紧与松开：1YA通电，卡盘实现正卡夹紧，2YA通电，卡盘实现反卡夹紧；电磁换向阀4实现卡盘高、低压夹紧力切换：图示状态时，减压阀8接入系统，高压夹紧，电磁铁3YA通电，4右位工作，减压阀9接入系统，低压夹紧；液压泵1提供能源，单向阀2保证液压泵出口的油不倒流。各元件的连接关系见图1。经分析，这两个分支回路的进、回油路线为。进油路线：高压回路：12843卡盘液压缸；低压回路：12943卡盘液压缸。回油路线都为：卡盘液压缸3油箱。正卡夹紧与松开工作原理：当1YA通电时，阀3左位工作，泵出口压力
7、油经阀8、阀4、阀3到液压缸右腔，液压缸左腔的油液经阀3直接回油箱，活塞左移，卡盘正卡高压夹紧。当2YA通电时，活塞右移，卡盘松开。 第五步系统整合。根据设备对各子系统动作的要求，以信号为纽带，将各子系统整合成一个整体。系统工作原理如下：按下油泵启动按钮时，卡盘和刀架都必须处于夹紧状态，如图1所示。数控系统发出换刀指令后，首先刀架松开：4YA通电阀6右位工作，液压油进入刀架液压缸下腔，上腔油液经阀6右位回油箱，该液压缸活塞上移，刀架松开；然后，刀架转位：若8YA通电，阀5左位接入系统，油液经阀5左位进入液压马达，液压马达带动刀架正转，若7YA通电，则刀架反转，转速分别由单向调速阀11和12控制
8、；最后刀架复位夹紧：刀架转位到指定位置后7YA或8YA断电，液压马达停转，同时4YA断电，刀架夹紧，换刀过程结束。加工长轴类零件时需使用尾座，当6YA通电时，阀7左位工作，泵出口油液经减压阀10、换向阀7左位进入尾座套筒液压缸左腔，液压缸右腔油液经单向调速阀13、阀7左位回油箱，缸筒带动尾座套筒伸出，压力计16显示伸出时的预紧力大小。当5YA通电时，缸筒带动尾座套筒缩回。 第六步归纳液压系统的特点：采用单向变量液压泵向系统供油，能量损失小。用换向阀控制卡盘，实现高、低压夹紧的转换，并且分别调节高、低压夹紧压力的大小，因此可根据工件情况调节夹紧力，操作方便简单。用液压马达实现刀架转位，可实现无级
9、调速，并能控制刀架正、反转。用换向阀控制尾座套筒的伸出或缩回，并能调节尾座套筒伸出工作时的预紧力大小，能适应不同工件的需要。压力计14、15、16可分别显示系统相应处压力，便于故障诊断和调试。 四、结论 “浏览分解倒推整合”是分析复杂液压系统原理图最基本的方法，实质是通过分解将复杂的系统简化为简单的液压回路，通过对简单回路的分析整合出复杂系统的原理。化繁为简、化整为零、各个击破、归纳整合是这种方法的突出特征。但这种方法要灵活运用，上述的六个基本步骤也要灵活进行。 参考文献： 1王美姣.一种新的液压传动系统图识读方法J.液压与气动，2009. 2肖龙.液压与气压传动技术M.北京：高等教育出版社，2011. 3曹智军.数控机床与维修M.北京：机械工业出版社，2011. 4王凤平.金属切削机床与数控机床M.北京：清华大学出版社，2009.
