数控机床的液压系统的作用与气动系统类似,它同样可用于数机床的自动换刀、主轴辅助变速、刀具夹紧/松开、工作台回转和交换、工件的装夹、垂直轴的重力平衡等部件的控制。液压系统和气动系统只是工作介质的不同,其元器件作用、外观、符号以及基本的控制回路等都与气动系统十分类似,可参考前述的气动系统说明。
1.系统组成
液压系统是通过矿物油作为传动介质传递动力、控制机械部件运动的控制系统。数控机床的液压传动系统基本组成如图8.2-1所示,它同样由动力装置、执行装置、控制和调节装置、辅助装置4部分组成。
(1)动力装置
动力装置是将电能转换为液压能的装置,其主要部件是电动机和液压泵。电动机的作用是将电能转换为机械能;液压泵的作用是将机械能转换为液压能、向液压系统提供压力油。
(2)执行装置
执行装置是将压力油上的液压能转换为机械运动的装置,其主要部件有油缸、液压马达等。油缸可将液压能转换为机械部件的直线运动;液压马达可将液压能转换为机械部件的回转运动。
(3)控制和调节装置
控制和调节装置用于系统的压力、流量或方向的调节与控制,以改变运动部件的速度、位置和方向,其主要部件为液压阀。液压阀的种类繁多,常用的压力控制阀有溢流阀、减压阀、顺序阀等;流量控制阀有节流阀、调速阀等;方向控制阀有单向阀、换向阀等;每类阀还可根据其结构和控制形式分为多种不同的产品。
(4)辅助装置
辅助装置是保证液压系统正常工作的其他装置,如油箱、过滤器、蓄能器、压力表、油管、油位油温检测装置等。
2.基本特点
与机械、电气和气动等控制系统比较,液压系统具有驱动力大、运动平稳、惯性小、调速方便等特点,故可满足重载、高速的运动控制要求。(www.daowen.com)
液压泵的结构简单、体积小,在同等功率下其重量只有电动机的10%~20%。液压系统的控制简单、使用方便,它可通过PLC、继电器等简单的电气控制装置,便可实现各种复杂的机械动作,系统的速度调节方便、调速范围较大。
图8.2-1 液压系统的基本组成
1—油箱 2—过滤器 3—泵 4—溢流阀 5、7—换向阀 6—压力继电器 8—油缸 9—节流阀 10—单向阀 11—电动机
液压元件的生产厂家众多、规格齐全,配套、采购方便,产品的标准化、系列化、通用化程度高。液压油可起到自润滑的作用,其元器件的使用寿命也较长。
但是,由于液压油具有可压缩性并容易泄漏,因此,它不能严格保证系统的传动比,对元器件的制造精度要求高,并容易产生环境的污染。此外,由于液压系统需要经过从电能到机械能、从机械能到液压能、从液压能到机械能的多次能量转换,而且在节流调节时的压力、流量损失较大,故系统的效率也较低。
3.液压系统的安装
液压系统需要通过管道、接头和通道块等连接件,将系统中的各液压元件连接成一个整体,因此,液压器件、管道、连接件必须安装准确、牢固、可靠和整洁,才能确保液压系统的正常运行。液压系统安装的一般注意事项如下。
1)液压泵的安装:虽然液压泵的结构有所不同,但安装的基本要求类似。安装时必须确保传动轴(驱动电动机)的转向正确;泵轴和电动机传动轴的同轴度误差应控制在0.1mm以内,倾斜角度不得大于1°。联轴器等部件安装时,不能敲击泵轴,以免损伤液压泵的内部器件。液压泵、电动机、传动部件的安装要坚固、牢靠;安装完成后,需要手动转动联轴器,确认液压泵转动灵活、卡阻等现象。
2)液压缸安装:液压缸的安装要严格按照机械设计要求和制造厂规定进行,必须安装牢固、连接可靠,并保证活塞杆运动时无弯曲、卡阻,机械部件的移动要灵活,负载要均匀。若结构允许,油缸的进出油口应尽可能位于上方或外侧,以方便检查维修。
3)液压管道的安装:液压管道的安装要规范、整齐,接头连接必须牢固、可靠,管道应特别注意防震、防漏处理。管道连接一般应在液压元件安装、固定完毕后进行,管道安装前需要进行管道的酸洗和清洁,管道应先进行预安装和耐压试验,确认工作可靠后,才能正式安装,安装完毕后原则上还需要进行循环冲洗。
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