1、數控機床結構及維修數控機床結構及維修2022-6-251第六章數控機床的液壓與氣動裝置 天津工程師范學院天津工程師范學院數控機床結構及維修數控機床結構及維修2022-6-252第六章 數控機床的液壓與氣動裝置 6.1 數控機床上典型的液壓回路分析 6.2 數控機床液壓回路常見故障及維修 6.3 數控機床上典型的氣壓回路分析 6.4數控機床氣壓回路常見故障及維修36.1 數控機床上典型的液壓回路分析數控機床上典型的液壓回路分析 一、一、MJ-50數控車床液壓系統數控車床液壓系統 二、二、CK3225數控車床液壓系統數控車床液壓系統 三、三、VP1050加工中心液壓系統加工中心液壓系統 四、四、T

2、H6350臥式加工中心液壓系統臥式加工中心液壓系統 五、組合機床動力滑臺液壓系統五、組合機床動力滑臺液壓系統4一、一、MJ-50數控車床液壓系統數控車床液壓系統 MJ-50數控車床液壓系統主要承擔卡盤、回轉刀架、刀盤、尾架套筒的驅動與控制。圖6-1是MJ-50數控車床液壓系統的原理圖。 1卡盤分系統 高壓夾緊：3Y失電、1Y得電換向閥2和1均位于左位。分系統的進油路：液壓泵減壓閥6換向閥2換向閥1液壓缸右腔。回油路：液壓缸左腔換向閥1油箱。這時活塞左移使卡盤夾緊(稱正卡或外卡)，夾緊力的大小可通過減壓閥6調節。由于閥6的調定值高于閥7，所以卡盤處于高壓夾緊狀態。松夾時，使2Y得電、1Y失電，閥

3、1切換至右位。進油路：液壓泵減壓閥6換向閥2換向閥1液壓缸左腔。回油路：液壓缸右腔換向閥1油箱。活塞右移，卡盤松開。 低壓夾緊：油路與高壓夾緊狀態基本相同，唯一不同的是這時3Y得電而使閥2切換至右位，因而液壓泵的供油只能經減壓閥7進入分系統。通過調節閥7便能實現低壓夾緊狀態下的夾緊力。5一、一、MJ-50數控車床液壓系統數控車床液壓系統 2回轉刀盤分系統回轉刀盤分系統 回轉刀盤分系統有兩個執行元件，刀盤的松開回轉刀盤分系統有兩個執行元件，刀盤的松開與夾緊由液壓缸執行，而液壓馬達則驅動刀盤與夾緊由液壓缸執行，而液壓馬達則驅動刀盤回轉。回轉。 刀盤的完整旋轉過程是刀盤松開刀盤的完整旋轉過程是刀盤松

4、開刀盤通過左刀盤通過左轉或右轉就近到達指定刀位轉或右轉就近到達指定刀位刀盤夾緊。因此刀盤夾緊。因此電磁鐵的動作順序是電磁鐵的動作順序是4Y得電得電(刀盤松開刀盤松開) 8Y(正轉正轉)或或7Y(反轉反轉)得電得電(刀盤旋轉刀盤旋轉) 8Y(正轉時正轉時)或或7Y(反轉時反轉時)失電失電(刀盤停止轉刀盤停止轉動動) 4Y失電失電(刀盤夾緊刀盤夾緊)。6一、一、MJ-50數控車床液壓系統數控車床液壓系統 3尾架套筒分系統 尾架套筒通過液壓缸實現頂出與縮回。 通過上系統的分析，數控機床液壓系統的特點為： （1）數控機床控制的自動化程度要求較高，類似于機床的液壓控制，它對動作的順序要求較嚴格，并有一定

5、的速度要求。液壓系統一般由數控系統的PLC或CNC來控制，所以動作順序直接用電磁換向閥切換來實現的較多。 （2）由于數控機床的主運動已趨于直接用伺服電動機驅動，所以液壓系統的執行元件主要承擔各種輔助功能，雖其負載變化幅度不是太大，但要求穩定。因此，常采用減壓閥來保證支路壓力的恒定。7二、二、CK3225數控車床液壓系統數控車床液壓系統 液壓系統見圖6-2。它的作用是用來控制卡盤的夾緊與松開；主軸變檔、轉塔刀架的夾緊與松開；轉塔刀架的轉位和尾座套筒的移動。 1卡盤支路 2液壓變速機構 圖6-3 圖6-4 3刀架系統的液壓支路8三、三、VP1050加工中心液壓系統加工中心液壓系統 VP1050加工

6、中心為工業型龍門結構立式加工中心，它利用液壓系統傳動具有功率大、效率高、運行安全可靠的優點，在該加工中心中主要實現鏈式刀庫的刀鏈驅動、上下移動的主軸箱的配重、刀具的安裝和主軸高低速的轉換等輔助動作的完成。 9三、三、VP1050加工中心液壓系統加工中心液壓系統 1刀鏈驅動支路 2主軸箱平衡支路 3松刀缸支路 4高低速轉換支路 如圖6-5所示為VPl050加工中心的液壓系統工作原理圖。 10四、四、TH6350臥式加工中心液壓系統臥式加工中心液壓系統 圖6-6為TH6350臥式加工中心外觀圖。 圖6-7為TH6350臥式加工中心的液壓系統原理圖。 1油箱泵源部分 2刀庫刀具鎖緊裝置和自動換刀部分

7、11五、組合機床動力滑臺液壓系統五、組合機床動力滑臺液壓系統 動力滑臺是組合機床上實現進給運動的通用部件，配上動力頭和主軸箱后可以對工件完成各種孔加工、端面加工等工序。液壓動力滑臺用液壓缸驅動，它在電氣和機械裝置的配合下可以實現一定的工作循環。 YT4543型動力滑臺液壓系統如圖6-9所示。 12五、組合機床動力滑臺液壓系統五、組合機床動力滑臺液壓系統 1YT4543型動力滑臺液壓系統 (1)快速進給 (2)一次工作進給 (3)二次工作進給 (4)止擋塊停留 (5)快速退回 (6)原位停止132YT4543型動力滑臺液壓系統的特點 從以上敘述中可以看到，該系統具有下列特點： (1)采用限壓式變

8、量泵、調速閥和背壓閥組成的容積調速回路，使動力滑臺獲得穩定的低速運動，較好的調速剛性和較大的速度范圍。 (2)采用限壓式變量泵和差動連接回路，快進時能量利用比較合理；工進時只輸出與液壓缸相適應的流量；止擋塊停留時只輸出補償泵及系統內泄漏需要的流量。系統無溢流損失，效率高。 (3)采用行程閥和順序閥實現速度的切換，動作平穩可靠，無沖擊。146.2 數控機床液壓回路常見故障及維修 一、液壓系統的故障及維修一、液壓系統的故障及維修 機床液壓設備是由機械、液壓、電氣及儀表等組機床液壓設備是由機械、液壓、電氣及儀表等組成的統一體，分析系統的故障之前必須弄清楚整成的統一體，分析系統的故障之前必須弄清楚整個

9、液壓系統的傳動原理、結構特點，然后根據故個液壓系統的傳動原理、結構特點，然后根據故障現象進行分析、判斷，確定區域、部位、以至障現象進行分析、判斷，確定區域、部位、以至于某個元件。于某個元件。 造成故障的主要原因 一般不外有三種情況： 一是設計不完善或不合理； 二是操作安裝有誤，使零件、部件運轉不正常； 三是使用、維護、保養不當。前一種故障必須充分分析研究后進行改裝、完善，后兩種故障可以用修理及調整的方法解決。 15二、液壓系統常見故障的特征二、液壓系統常見故障的特征 設備調試階段的故障率較高，存在問題較為復雜其特征是設計、制造、安裝以及管理等問題交織在起。除機械、電氣問題外，一般液壓系統常見故

10、障有： 1) 接頭連接處泄漏。 2) 運動速度不穩定。 3) 閥心卡死或運動不靈活，造成執行機構動作失靈。 4）阻尼小孔被堵，造成系統壓力不穩定或壓力調不上去。 5）閥類元件漏裝彈簧或密封件，或管道接錯而使動作混亂。 6) 設計、選擇不當，使系統發熱，或動作不協調，位置精度達不到要求。 7) 液壓件加工質量差，或安裝質量差，造成閥類動作不靈活。 8) 長期工作，密封件老化，以及易損元件磨損等，造成系統中內外泄漏量增加，系統效率明顯下降。16三、液壓元件常見故障及排除三、液壓元件常見故障及排除1. 液壓泵故障液壓泵故障2整體多路閥常見故障的可能原因及整體多路閥常見故障的可能原因及排除方法排除方法

11、3電磁換向閥常見故障的可能原因和電磁換向閥常見故障的可能原因和排除方法排除方法4液壓缸故障及排除方法液壓缸故障及排除方法17四、常用液壓回路故障維修四、常用液壓回路故障維修4例例 例例1壓力控制回路的故障維修圖6-10所示的壓力控制回路18四、常用液壓回路故障維修四、常用液壓回路故障維修4例例 例例2速度控制回路的故障維修圖6-11進口節流調速回路示意圖19四、常用液壓回路故障維修四、常用液壓回路故障維修4例例例例3方向控制回路的故障維修例例4閥換向滯后引起的故障維修a) b)圖6-12液壓系統原理圖206.3 數控機床上典型的氣壓回路分析數控機床上典型的氣壓回路分析 一、一、H400型臥式加

12、工中心氣動系統型臥式加工中心氣動系統 二、數控車床用真空卡盤二、數控車床用真空卡盤 三、三、HT6350臥式加工中心氣壓系統臥式加工中心氣壓系統21一、一、H400型臥式加工中心氣動系統型臥式加工中心氣動系統 加工中心氣動系統的設計及布置與加工中心的類型、結構、要求完成的功能等有關，結合氣壓傳動的特點，一般在要求力或力矩不太大的情況下采用氣壓傳動。 H400型臥式加工中心作為一種中小功率、中等精度的加工中心，為降低制造成本，提高安全性，減少污染，結合氣、液壓傳動的特點，該加工中心的輔助動作采用以氣壓驅動裝置為主來完成。 如圖6-13所示為H400型臥式加工中心氣動系統原理圖，主要包括松刀缸、雙

13、工作臺交換、工作臺與鞍座之間的拉緊、工作臺回轉分度、分度插銷定位、刀庫前后移動、主軸錐孔吹氣清理等幾個動作完成的氣動支路。 22一、一、H400型臥式加工中心氣動系統型臥式加工中心氣動系統 1松刀缸支路 2工作臺交換支路 3工作臺夾緊支路 4鞍座定位與鎖緊支路 5刀庫移動支路23二、數控車床用真空卡盤二、數控車床用真空卡盤 薄的加工件進行車削加工時是很難夾緊的，很久以來這已成為工藝上的一大難題。雖然對鐵系材料的工件可以使用磁性卡盤，但是加工件容易被磁化，真空卡盤則是較理想的夾具。 真空卡盤的結構原理如圖6-15所示。 24圖6-15真空卡盤的結構簡圖1卡盤本體2溝槽3小孔4孔道5轉接件6腔室7

14、孔8連接管9轉閥10軟管11活塞12彈簧圖6-16 真空卡盤的氣動回路1、4、5電磁閥2調節閥3-空罐6繼電器7壓力表吸盤松夾用氣缸真空罐123456725三、三、HT6350臥式加工中心氣壓系統臥式加工中心氣壓系統 圖6-17為該加工中心的氣動原理。氣壓系統用于刀具或工件的夾緊、安全防護門的開關以及主軸錐孔的吹屑。主軸氣源S-2S-2SA-B20Y21YP =0.5MPa0266.4數控機床氣壓回路常見故障及維修數控機床氣壓回路常見故障及維修 一、氣動系統維護的要點一、氣動系統維護的要點 (1)保證供給潔凈的壓縮空氣 (2)保證空氣中含有適量的潤滑油 (3)保持氣動系統的密封性 (4)保證氣

15、動元件中運動零件的靈敏性 (5)保證氣動裝置具有合適的工作壓力和運動速度 27一、氣動系統維護的要點一、氣動系統維護的要點 2氣動系統的點檢與定檢 (1)管路系統點檢 主要內容是對冷凝水和潤滑油的管理。 (2)氣動元件的定檢 主要內容是徹底處理系統的漏氣現象。 28二、氣動系統故障維修二、氣動系統故障維修3例例 例例1刀柄和主軸的故障維修 故障現象：故障現象：TH5840立式加工中心換刀時，主軸錐孔吹氣，把含有鐵銹的水分子吹出附著在主軸錐孔和刀柄上。刀柄和主軸接觸不良。 分析及處理過程：分析及處理過程：TH5840立式加工中心氣動控制原理圖如圖6-18所示。故障產生的原因是壓縮空氣中含有水分。

16、如采用空氣干燥機，使用干燥后的壓縮空氣問題即可解決。若受條件限制，沒有空氣干燥機，也可在主軸錐孔吹氣的管路上進行兩次分水過濾，設置自動放水裝置，并對氣路中相關零件進行防銹處理，故障即可排除。29二、氣動系統故障維修二、氣動系統故障維修3例例 例例2松刀動作緩慢的故障維修 故障現象：故障現象：TH5840立式加工中心換刀時，主軸松刀動作緩慢。 例例3變速無法實現的故障維修 故障現象：故障現象：TH5840立式加工中心換擋變速時，變速氣缸不動作，無法變速。30圖6-18 TH5840立式加工中心氣動原理圖1212810 10888888101031圖6-1 MJ-50數控車床液壓系統的原理圖1、2

17、、3、4、5-換向閥 6、7、8-減壓閥9、10、11-調速閥 12、13、14-壓力表YYYYYYYY卡盤松開卡盤夾緊刀架轉位刀架刀盤套筒退回套筒伸出32圖6-2 CK3225數控車床液壓系統圖1-壓力表 2-卡盤液壓缸 3-變檔液壓缸 4-變檔液壓缸5-轉塔夾緊缸 6-轉塔轉位液壓馬達 7-尾座液壓缸33圖6-3 液壓變速機構原理 LS31LS30LS29LS28LS27LS26LS25LS23LS24M1M2MDL534圖6-4CK3225 數控車床刀架結構刀盤中心軸回轉軸柱銷凸輪液壓缸盤開關選位凸輪10計數開關11、12鼠牙盤35圖6-5VP1050加工中心的液壓系統工作原理圖1液壓泵

18、2、9止回閥3、6壓力開關4液壓馬達5配重液壓缸7、16液壓閥8、11、15換向閥10松刀缸12變速液壓缸 13、14單向節流閥LS1、LS2、LS3、LS4行程開關36圖6-6 TH6350臥式加工中心外觀圖1冷卻水箱 2機器手3液壓油箱4油溫自動控制箱5強電柜6NC柜7、9刀庫8排削器10冷卻水 箱11液壓油箱12油溫自動控制器37圖6-7 TH6350臥式加工中心的液壓系統原理圖21YXU-B160100V38D12RPX 80泵 低壓調節閥 高壓調節閥JSW-G03-28P19YY-6017Y18Y11Y12Y13Y01Y51Y 6Y5Y7Y8Y9Y10Y1Y2Y4Y3Y主軸箱主軸箱平衡系統調速夾緊轉臺低壓4MPa高壓7MPaDIF-L10HI1