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数控刀片刃磨机液压系统设计【全套6张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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液压系统原理图-A0.dwg
液压缸底盖-A2.dwg
液压缸活塞-A3.dwg
液压缸筒-A2.dwg
液压缸缸杆-A2.dwg
液压缸装配图-A0.dwg
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目 录

摘 要III

AbstractIV

1.绪论1

1.1 选题背景1

1.2国内外发展和研究状况1

2.工况分析3

2.1设计要求及参数选定3

2.2系统工况分析3

2.2.1 运动分析3

2.2.2 负载分析4

3.液压系统总体设计5

3.1确定主要参数6

3.1.1液压缸的工作压力的确定6

3.1.2 液压缸内径D和活塞杆直径d的确定7

3.1.3 液压缸工况图的绘制8

3.2液压系统方案选型与分析10

3.2.1方案分析10

3.2.2方案确定10

3.3拟定液压系统原理图10

3.3.1液压回路选择10

3.3.2组成液压系统原理图11

3.3.3液压系统原理分析12

4.液压缸的设计14

4.1液压缸主要尺寸的确定14

4.1.1 液压缸壁厚和外径的计算14

4.1.2 液压缸工作行程的确定15

4.1.3 缸盖厚度的确定15

4.1.4 最小导向长度的确定16

4.1.5 缸体长度的确定17

4.1.6 固定螺栓得直径17

4.1.7 液压缸强度校核17

4.2液压缸的结构设计18

4.2.1 缸体与缸盖的连接形式18

4.2.2 活塞杆与活塞的连接结构19

4.2.3 活塞杆导向部分的结构20

4.2.4 密封装置20

4.2.5 缓冲装置21

5.液压元件的计算和选择23

5.1确定液压泵和电机的规格23

5.2 油箱的设计23

5.2.1液压油箱有效容积的确定23

5.2.2液压油箱的外形尺寸23

5.2.3液压油箱的结构设计24

5.3阀类元件和辅助元件的选择24

5.4其它元件的选择25

5.4.1过滤器的选择25

5.4.2 压力表及压力表开关的选择25

5.4.3 液位计的选择25

5.4.4油管的选择25

6.液压系统的验算27

6.1 压力损失的验算27

6.2发热温升的验算29

总 结31

参考文献32

致 谢33



摘 要

数控刀片刃磨机床是一种按输入程序进行磨削的机床,可调整多边形的主刃刀尖圆角及其后角。刀片的定位、夹紧、工作台的回转、锁紧,磨架的快进、工进和快退、工退等动作均由液压传动实现。

在生产中液压专用刃磨机有着较大实用性,可以以液压传动的大小产生不同性质的刃磨机。此次设计主要是将自己所学的知识结合辅助材料运用到设计中,巩固和深化已学知识,掌握液压系统设计计算的一般步骤和方法,正确合理的确定执行机构,选用标准液压元件,能熟练的运用液压基本回路,组成满足基本性能要求的液压系统。在设计过程中最主要的是图纸的绘制,这不仅可以清楚的将所设计的内容完整的显示出来,还能看出所学知识是否已完全掌握了。

整个设计过程主要分成六个部分:参数的选择、方案的制定、执行元件液压缸的设计、装配图及零件图的绘制、刃磨机液压系统的设计以及最后有关的验算。主体部分基本在执行元件和液压系统的设计两部分中完成的。

关键词:刃磨机,液压系统,液压缸


Abstract

CNC blade grinding machine is an input program by grinding machines, polygon adjustable main blade rounded nose and rear corners. Positioning the blade, clamp, rotary table, lock, mill stand fast-forward, forward and rewind workers, retired workers and other actions by the hydraulic drive to achieve.

In the production of special hydraulic grinding machine has a greater practicality, it can produce different size hydraulic transmission properties of grinding machine. The design is to combine their knowledge of auxiliary materials applied to the design, to consolidate and deepen the knowledge already grasp the general steps and methods of hydraulic system design and calculation, to determine the correct and reasonable executive body, the choice of standard hydraulic components, energy skilled use of the Hydraulic components to meet basic performance requirements of the hydraulic system. In the design process, the most important is to draw drawings, which not only can clearly designed content will complete the show, but also to see whether the knowledge has been completely mastered.

Throughout the design process is divided into six parts: selection parameters, program development, design drawing hydraulic cylinder actuator design, assembly drawing and part drawing, grinding machine hydraulic system and the final checking relevant. Basically completed the main part in the design and implementation of the components of the hydraulic system in two parts.

Keywords: Sharpening machine, Hydraulic system,Cylinders


1.绪论

1.1 选题背景

刀具在整个加工制造成本中,看似只占很小的比例,但在整个加工效率方面,恰恰是刀具在起举足轻重的作用。随着对加工精度的提高,对刀具的要求也更高,相对于刀具成本也增加,所以刀具的重新修磨就显得更加重要。以往刀具的修磨只局限于人工在砂轮机上修磨,或是由刀具厂家回收修磨,这些方式就都谈不上效率可言;再者,现在操作数控机床、加工中心的技术工人们,不可能在工作初期,用大量的时间来学修磨刀具。

随着科学技术的迅速发展,国民经济各部门所需要的多品种、多功能、高精度、高自动化的技术装备的开发和制造,促进了先进制造技术的发展。磨削加工技术是先进制造技术中的重要领域,是现代机械制造业中实现精密加工最有效、应用最广的基本工艺技术。随着该领域的要求提高磨床也必须快速的发展。用磨料和磨具对工件表面进行磨削加工的机床统称为磨床。磨床加工材料广泛,但主要用于磨削淬硬钢和各种难加工材料。磨床可以用于磨削内、外圆柱面和圆锥面、平面、螺旋面、花键、齿轮、导轨、刀具及各种成形面等,应用非常广泛。磨床一般用于精加工,但也可以将毛坯直接磨成成品。

磨床的品种很多,约占全部金属磨削机床的1/3。磨床在机床总数中所占比重达30%—40%。磨床的主要类型有外圆磨床、内圆磨床、坐标磨床、工具磨床、刀具刃磨机床和各种专门化磨床,还有砂带磨床、光整加工机、研磨机和数控磨床。

数控刀片刃磨机床是一种按输入程序进行磨削的机床,可调整多边形的主刃刀尖圆角及其后角。刀片分度依靠步进电机实现,刀片形状依靠凸轮靠模实现,刀片后角由工作台的回转来决定,刀片定位靠V形块来实现,刀片的定位、夹紧、工作台的回转、锁紧,磨架的快进、工进和快退、工退等动作均有液压传动实现。可编程控制器(PLC)日益广泛应用于机械等的电器控制中,利用PLC对现有机械加工设备进行电气控制系统改造,可以试机械加工设备的生产效率和可靠性等提高到一个新的水平。


内容简介:
毕业设计 (论文 ) 课 题 名 称 数控刀片刃磨机液压系统设计 学 生 姓 名 学 号 系、年级专业 指 导 教 师 职 称 二 一四 年 五 月 nts I 目 录 摘 要 . III Abstract . IV 1.绪论 . 1 1.1 选题背景 . 1 1.2国内外发展和研究状况 . 1 2.工况分析 . 3 2.1设计要求及参数选定 . 3 2.2系统工况分析 . 3 2.2.1 运动分析 . 3 2.2.2 负载分析 . 4 3.液压系统总体设计 . 5 3.1确定主要参数 . 6 3.1.1液压缸的工作压力的确定 . 6 3.1.2 液压缸内径 D和活塞杆直径 d的确定 . 7 3.1.3 液压缸工况图的绘制 . 8 3.2液压系统方案选型与分析 . 10 3.2.1方案分析 . 10 3.2.2方案确定 . 10 3.3拟定液压系统原理图 . 10 3.3.1液压回路选择 . 10 3.3.2组成液压系统原理图 . 11 3.3.3液压系统原理分析 . 12 4.液压缸的设计 . 14 4.1液压缸主要尺寸的确定 . 14 4.1.1 液压缸壁厚和外径的计算 . 14 4.1.2 液压缸工作行程的确定 . 15 4.1.3 缸盖厚度的确定 . 15 4.1.4 最小导向长度的确定 . 16 nts II 4.1.5 缸体长度的确定 . 17 4.1.6 固定螺栓得直径 sd . 17 4.1.7 液压缸强度校核 . 17 4.2液压缸的结构设计 . 18 4.2.1 缸体与缸盖的连接形式 . 18 4.2.2 活塞杆与活塞的连接结构 . 19 4.2.3 活塞杆导向部分的结构 . 20 4.2.4 密封装置 . 20 4.2.5 缓冲装置 . 21 5.液压元件的计算和选择 . 23 5.1确定液压泵和电机的规格 . 23 5.2 油箱的设计 . 23 5.2.1液压油箱有效容积的确定 . 23 5.2.2液压油箱的外形尺寸 . 23 5.2.3液压油箱的结构设计 . 24 5.3阀类元件和辅助元件的选择 . 24 5.4其它元件的选择 . 25 5.4.1过滤器的选择 . 25 5.4.2 压力表及压力表开关的选择 . 25 5.4.3 液位计的选择 . 25 5.4.4油管的选择 . 25 6.液压系统的验算 . 27 6.1 压力损失的验算 . 27 6.2发热温升的验算 . 29 总 结 . 31 参考文献 . 32 致 谢 . 33 nts III 摘 要 数控刀片刃磨机床是一种按输入程序进行磨削的机床,可调整多边形的主刃刀尖圆角及其后角。刀片的定位、夹紧、工作台的回转、锁紧,磨架的快进、工进和快退、工退等动作均 由 液压传动实现。 在生产中液压专用 刃磨机 有着较大实用性,可以以液压传动的大小产生不同性质的刃磨机 。此次设计主要是将自己所学的知识结合辅助材料运用到设计中, 巩固和深化已学知识,掌握液压系统设计计算的一般步骤和方法,正确合理的确定执行机构,选用标准液压元件,能熟练的运用液压基本回路,组成满足基本性能要求的液压系统。在设计过程中最主要的是图纸的绘制,这不仅可以清楚的将所设计的内容完整的显示出来,还能看出所学知识是否已完全掌握了。 整个设计过程主要分成六个部分:参数的选择、方案的制定、执行元件 液压缸 的设计、 装配图及零件图 的 绘制 、 刃磨机 液压系统的设计以及最后有关的验算。主体部分基本在执行元件和液压系统的设计两部分中完成的。 关键词 : 刃磨机 ,液压 系统 , 液压缸 nts IV Abstract CNC blade grinding machine is an input program by grinding machines, polygon adjustable main blade rounded nose and rear corners. Positioning the blade, clamp, rotary table, lock, mill stand fast-forward, forward and rewind workers, retired workers and other actions by the hydraulic drive to achieve. In the production of special hydraulic grinding machine has a greater practicality, it can produce different size hydraulic transmission properties of grinding machine. The design is to combine their knowledge of auxiliary materials applied to the design, to consolidate and deepen the knowledge already grasp the general steps and methods of hydraulic system design and calculation, to determine the correct and reasonable executive body, the choice of standard hydraulic components, energy skilled use of the Hydraulic components to meet basic performance requirements of the hydraulic system. In the design process, the most important is to draw drawings, which not only can clearly designed content will complete the show, but also to see whether the knowledge has been completely mastered. Throughout the design process is divided into six parts: selection parameters, program development, design drawing hydraulic cylinder actuator design, assembly drawing and part drawing, grinding machine hydraulic system and the final checking relevant. Basically completed the main part in the design and implementation of the components of the hydraulic system in two parts. Keywords: Sharpening machine, Hydraulic system,Cylinders nts数控 刀片刃磨机液压系统设计 1 1.绪论 1.1 选题背景 刀具在整个加工制造成本中,看似只占很小的比例,但在整个加工效率方面,恰恰是刀具在起举足轻重的作用。随着对加工精度的提高,对刀具的要求也更高,相对于刀具成本也增加,所以刀具的重新修磨就显得更加重要。以往刀具的修磨只局限于人工在砂轮机上修磨,或是由刀具厂家回收修磨,这些方式就都谈不上效率可言;再者,现在操作数控机床、加工中心的技术工人们,不可能在工作初期,用大量的时间来学修磨刀具。 随着科学技术的迅速发展,国民经济各 部门所需要的多品种、多功能、高精度、高自动化的技术装备的开发和制造,促进了先进制造技术的发展。磨削加工技术是先进制造技术中的重要领域,是现代机械制造业中实现精密加工最有效、应用最广的基本工艺技术。随着该领域的要求提高磨床也必须快速的发展。用磨料和磨具对工件表面进行 磨削 加工的机床统称为磨床。磨床加工材料广泛,但主要用于磨削淬硬钢和各种难加工材料。磨床可以用于磨削内、外圆柱面和圆锥面、平面、螺旋面、花键、齿轮、导轨、刀具及各种成形面等,应用非常广泛。磨床一般用于精加工,但也可以将毛坯直接磨成成品。 磨床的品种很 多,约占全部金属 磨削 机床的 1/3。磨床在机床总数中所占比重达 30% 40%。磨床的主要类型有外圆磨床、内圆磨床、坐标磨床、工具磨床、刀具刃磨机床和各种专门化磨床,还有砂带磨床、光整加工机、研磨机和数控磨床。 数控刀片刃磨机床是一种按输入程序进行磨削的机床,可调整多边形的主刃刀尖圆角及其后角。刀片分度依靠步进电机实现,刀片形状依靠凸轮靠模实现,刀片后角由工作台的回转来决定,刀片定位靠 V形块来实现,刀片的定位、夹紧、工作台的回转、锁紧,磨架的快进、工进和快退、工退等动作均有液压传动实现。可编程控制器( PLC)日 益广泛应用于机械等的电器控制中,利用 PLC对现有机械加工设备进行电气控制系统改造,可以试机械加工设备的生产效率和可靠性等提高到一个新的水平。 1.2 国内外发展和研究状况 尽管国内机床的数控化率比例在增高,但在数控技术的开发应用以及数控功能水平和加工编程方法等诸方面还存在很大的差距,如德国 WALTER 公司的 HM500数控系统及软件已达到能在 Windows NT 操作系统上输入软件包,实现各种参数要求的磨削以及开发 灵活编程 软件功能,加工复杂几何形状的刀具。若增加在线测量仪可实现全自动循环,还可利用电话联网 实现远程诊断。多轴加工技术的发展,可加工复杂型面,尤其对工具、刃具磨床特别适用。它能节省辅助时间,又能提高加工效率,是工具、刃具nts数控 刀片刃磨机液压系统设计 2 磨床今后的发展方向。国外如德国 Walter 公司 HELLTRONICY POWER 五坐标数控万能刃具磨床; Saccke 公司五坐标数控万能刃具磨床和瑞士 Schneeberger 公司 NORMA75 数控万能工具磨床等发展较快,国内也已发展二轴、三轴联动的数控万能工具磨床。 其它如在机床的安全防护方面,国外大多数已采用全防护,机床防护罩全封;国外如德国 WALTER 公司的 HELITRNIC POWER PRODUCTION CNC 工具磨床,已采用自动上、下料的自动装载机,实现整机全自动循环,以提高生产效率和机床自动化程度。此外,国外机床在外型布局、色泽等方面以及加工质量上优于国内机床。 综上所述,国内机床与国外机床在基础技术方面存在一定的差距。由于近年来的努力,差距已逐步减小,工具、刀具磨床产品赶上世界先进水平有希望。目前许多制造厂家都想通过 磨削 、磨削和刃磨刀具,来最大限度地减少停机。他们急需更精巧和万能的、能够用不同尺寸和型式的刀具进行加工的机床。为迎合这种形势,机床制造厂家正在 开发速度和生产率更高的柔性机床。 从目前的发展势头来看,当前工具磨床的刚度比以前的同类机床更高,公差要求更严。一些机床甚至具有菜单驱动的软件,以便更容易编程和调整。在某些情况下,在磨床工作时,其操作者还可以监测刀具刃磨情况。 nts数控 刀片刃磨机液压系统设计 3 2.工况分析 2.1 设计要求 及参数选定 设计一台 数控刀片刃磨机 的液压系统 , 要求 刀 片的定位、夹紧、工作台回转、锁紧、磨架的快进、工进及快退、工退等动作均由液压驱动。 选定 参数如下: 轴向 磨削 力: F=45000N; 行程:快进行程 200mm,工进行程 50mm; 运行速度: V快进 =V快退 =4m/min、 V工进 =45mm/min; 工作部件重量估计为 G=10000N; 摩擦系数:静摩擦系数 fs=0.2,动摩擦系数 fa=0.1; 液压缸机械效率: 9.0 ; 往复运动的加速和减速时间要求不大于 0.2s。 2.2 系统工况分析 2.2.1 运动分析 此处设计要求设计的 刃磨机 液压系统,根据设计要求,该 数控刀片刃磨机 的工作循环可分解为: 其动力部件实现的工作循环是:动力部件快进 动力部件工进 保压停留 动力部件快退 动力部件停止; 夹 紧部件实现的工作循环是:夹紧部件快速靠近零件 夹紧部件保压夹紧 夹紧部件快速返回 夹紧部件停止。 快进、快退速度为: V 快进 =V 快退 =4m/min; 工进速度为: V 工进 =0.045m/min 绘制运动部件的速度循环图如图 2-1所示。 图 2-1 速度循环图 nts数控 刀片刃磨机液压系统设计 4 2.2.2 负载分析 液压缸所受外载荷 F包括三种类型,分别为工作负载、摩擦阻力负载、惯性负载即: F = Fw+ Ff+ Fa 1)工作负载 Fw 对于金属 磨削 机床来说,即为沿活塞运动方向的 磨削 力,在本设计中工进工作负载即为 轴向 磨削 力 故: Fw=45000N 2)导轨摩擦阻力负载 Ff 启动时为静摩擦力,启动后为动摩擦力,对于平行导轨 Ff可以由下式求的: Ff = f ( G + FRn ) G 运动部件重力 1000N; FRn 垂直于导轨的工作负载,此设计中为零; f 导轨摩擦系数,取静摩擦系数为 0.2,动摩擦系数为 0.1。求得 Ffs = 0.210000N = 2000N Ffa = 0.110000N = 1000N 上式中 Ffs 为静摩擦力, Ffa 为动摩擦力。 3)运动部件速度变化时的惯性负载 Fa Fa = Ggvt 式中 g 重力加速度; t 加速或减速时间,本设计中 要求不大于 0.2s,取 t =0.1s; v t 时间内的速度变化量。 故: Fa = 100009.8 40.1 60N =680.3N 根据上述计算结果,列出各工作阶段所受的外负载(见表 2-1),并画出如图 2-2所示的负载循环图。 表 2-1工作循环各阶段的外负载 序 工作循环 外负载 F(N) 1 启动、加速 F = Ffs + Fa 2680.3 2 快进 F = Ffa 1000 3 工进 F = Fw+ Ffa 46000 4 快退启动加速 F = Ffs + Fa 2680.3 nts数控 刀片刃磨机液压系统设计 5 5 快退 F = Ffa 1000 图 2-2 负载循环图 3.液压系统总体设计 nts数控 刀片刃磨机液压系统设计 6 3.1 确定主要参数 3.1.1 液压缸的工作压力的确定 执行元件的工作压力可以根据负载循环图中的最大负载来选取,也可以根据主机的类型了确定(见表 3-1和表 3-2)。 表 3-1 按负载选择执行元件的工作压力 负载 / KN 50 工作压力 /MPa )取背压为MPap 0.12 。 表 3-3 执行元件背压的估计值 系 统 类 型 背压 p1 ( MPa) 中、低压系统08MPa 简单的系统和一般轻载的节流调速系统 0.20.5 回油路带调速阀的调速系统 0.50.8 回油路带背压阀 0.51.5 采用带补液压泵的闭式回路 0.81.5 中高压系统816MPa 同上 比中低压系高50%100% 高压系统 如锻压机等 出算可忽略 nts数控 刀片刃磨机液压系统设计 7 1632MPa 3.1.2 液压缸内径 D 和活塞杆直径 d 的确定 为了节省能源宜选用较小流量的油源。利用单活塞缸差动连接满足快进速度的要求,且往复快速运动速度相等,这样就给液压缸内径 D和活塞杆直径 d规定了 dD 2的关系。 由此求得液压缸无杆腔面积为 : 24-211 1058.11320.159.04 6 0 0 02-mNppFAm)()(mmAD 26.1201058.11344 4-1 mmmmdd 03.85226.1 2 02 活塞杆直径 可以由 d/D 值算出,由计算所得的 D与 d的值分别按表 3-4和表 3-5圆整到相近的标准直径,以便采用标准的密封元件。 表 3-4 液压缸内径尺寸系列 (GB2348-1980) (mm) 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 ( 90) 100 ( 110) 125 ( 140) 160 ( 180) 200 ( 220) 250 320 400 500 630 注:括号内数值为非优先选用值 表 3-5 活塞杆直径系 列 (GB2348-1980) (mm) 4 5 6 8 10 12 14 16 18 2 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 由 GB/T2348-1980查得标准值为 D=125mm, d=90mm。由此计算出液压缸的实际有效面积为 : 2221 7.1 2 241 2 54 cmDA 222222 1.594 90-1 2 54 - cmdDA )()( nts数控 刀片刃磨机液压系统设计 8 对选 定后的液压缸内径 D,必须进行稳定速度的验算。要保证液压缸节流腔的有效工作面积 A,必须大于保证最小稳定速度的最小有效工作面积 minA ,即 AminAminA= minminqv 式中 minq 流量阀的最小稳定流量,一般从选定流量阀的产品样本中查得。 minv 液压缸的最低速度,由设计要求给定。 如果液压缸节流腔的有效工作面积 A不大于计算所得的最小有效工作面积 minA ,则说明液压缸不能保证最小稳定速度,此时必须增大液压缸的内径,以满足速度稳定的要求。 按最低工进速度验算液压缸的最小稳定速度,由式( 3-4)可得 Aminminqv = 30.05 105 cm2 =10cm2 式中 qmin是由产品样品查得 GE系列调速阀 AQF3-E10B的最小稳定流量为0.05L/min。调速阀安装在进油路上,故液压缸节流腔有效工作面积应该选取液压缸无杆腔的实际面积,即 A = A1 = 122.7cm2 可见上述不等式满足,液压缸能够达到所需低速。 3.1.3 液压缸工况图的绘制 油缸各工况的压力、流量、功率的计算如下: ( 1)计算各工作阶段液压缸所需的流量 m i n/44.2541.597.122- 121 LvAAq )()(快进 m in/52.5045.07.12221 LvAq 工进 m in/64.2341.5932 LvAq 快退 ( 2)计算各工作阶段液压缸压力 快速进给时液压缸做差动连接。由于管路中有压力损失,取此项损失为 P= P2- P1=0.5MPa,同时假定快退时回油压力损失为 0.5MPa。 nts数控 刀片刃磨机液压系统设计 9 M P aAApAFp m 693.0101.597.122105.0101.599.01000464212 )(快进 M P aAApAFp m 65.4107.122101101.599.0460004642122 工进M P aAApAFp m 23.1101.59105.0107.1229.01000464212 快退 ( 3)计算各工作阶段系统输入功率 KWqpPKWqpPKWqpP291.064.2323.1257.052.565.4176.044.25693.0快退快退快退工进工进工进快进快进快进 根据以上数据,可以计算出液压缸在一个工作循环各阶段的压力、流量和功率,如表 3-6所示, 并根据此绘制出其工况图如图 3-1所示。 表 3-6液压缸在不同阶段所需压力、流量和功率 工作阶段 系统负载mF /N 回油腔压力 2p /MPa 工作腔压力1p /MPa 输入流量q/L/min 输入功率 P/W 快速前进 1111.1 1.036 0.693 25.44 176 工作进给 51111.1 1.0 4.65 5.52 257 快速退回 1111.1 0.5 1.23 23.64 291 注:取液压缸机械效率 9.0m图 3-1 液压缸的工况图 nts数控 刀片刃磨机液压系统设计 10 3.2 液压系统 方案选型与分析 3.2.1 方案分析 ( 1) 以速度变换为主的液压系统 1)能实现工作部件的自动工作循环,生产率高; 2)快进与 工进时,其速度与负载相差较大; 3)要求进给速度平稳、刚性好,有较大的调速范围; 4)进给行程终点的重复位置精度高,有严格的顺序动作。 ( 2)以换向精度为主的液压系统 1)要求运动平稳姓高,有较低的稳定速度; 2)启动与制动迅速平稳、无冲击,有较高的换向频率(最高可达 150次 /min); 3)换向精度高,换向前停留时间可调。 ( 3)以压力变换为主的液压系统 1)系统压力要经常变换调节,且能产生很大的推力; 2)空程时速度大,加压时推力大,功率利用合理; 3)系 统多采用高低压泵组合或恒功率变量泵供油,以满足空程与压制时,其速度与压力的变化。 ( 4)多个执行元件配合工作的液压系统 1)在各执行元件动作频繁换接,压力急剧变化下,系统足够可靠,避免误动作; 2)能实现严格的顺序动作,完成工作部件规定的工作循环; 3)满足各执行元件对速度,压力及换向精度的要求。 3.2.2 方案确定 数控刀片刃磨机 的主要部件是动力滑台。动力滑台其中的液压滑台是利用液压缸将泵站所提供的液压能转变成滑台运动所需的机械能。它的液压系统的特点是驱动功率一般属于中小功率,速度变化范围大,附在变化也大 。为了保证加工元件的表面质量,要求液压系统的速度稳定性要好,所以选择以速度变换为主的液压系统作为 数控刀片刃磨机 的液压系统。 根据工况分析,所设计 刃磨机 对调速范围、低速稳定性有一定要求,因此速度控制是该机床要解决的主要问题。速度的换接、稳定性和调节是该机床液压系统设计的核心。 3.3 拟定 液压 系统原理图 3.3.1 液压回路选择 ( 1) 调速方式的选择 由于机床液压系统调速是关键问题,因此首选调速回路。有工况图可知:所设计的机床液压系统功率小,为了防止 磨削到底 时负载突然消失而产生的 磨 头前冲,液压缸回nts数控 刀片刃磨机液压系统设计 11 油腔应有一定的背 压,故可采用回油路调速阀调速回路。 ( 2) 调速与速度换接回路 这台机床的液压滑台工作进给速度低,传递功率也较小,很适宜选用节流调速方式,由于 磨削 时 磨削 力变化小,而且是正负载,同时为了保证 磨削 过程速度稳定,采用调速阀进口节流调速,为了增加液压缸运行的稳定性,在回油路设置背压阀,分析液压缸的V-L曲线可知,滑台由快进转工进时,速度变化较大,选用行程阀换接速度,以减小压力冲击。 图 3-2调速与速度换接回路 ( 3)油泵的选择 从工况图上可以清楚地看到:整个工作循环过程中,液压缸要求交替提供快行程的低压大流量和慢 行程的高压小流量油液。最大流量与最小流量之比约为 24。而快进、快退所需时间为 : 因此 该液压系统运行过程中 99.9%的 时间处于小流量工进状态, 从降低成本的角度出发,不宜选用双联泵,只需用单个定量泵就可以。现确定定量泵方案如图 3-3所示。 图 3-3 泵供油油源 ( 3) 换向回路 为实现数控采用电磁换向阀。 3.3.2 组成液压系统原理图 根据上面选定的基本回路,在综合考虑设计要求,便可组成完整的液压系统原理图,如图 3-4所示。 nts数控 刀片刃磨机液压系统设计 12 1-吸油过滤器 2-定量齿轮泵 3-压力表及其开关 4-溢流阀 5-高压精 过滤器 6、 7、 8-二位三通电磁换向阀 9-三维四通电磁换向阀 10-二位三通电磁换向阀 11-单向减压阀 12、 13、 14、 18-单向节流阀 15-减压阀 16-单向阀 17- 蓄能阀 19-压力继电器 20-节流阀 21-快跳液压缸 22-定位液压缸 23-夹紧液压缸 24-回转液压缸 25-锁紧液压缸 图 3-4 刃磨机 液压系统 原理图 3.3.3 液压系统原理 分析 图 3-4所示为数控刀片刃磨机床的液压系统原理图。系统油源由定量齿轮泵 2提供,供油压力由溢流阀 4控制并由压力表 3显 示,泵的出口设有精过滤器 5.系统由磨架快跳液压缸 21、定位液压缸 22、夹紧液压缸 23、回转液压缸 24、锁紧液压缸 25 等 5 个执行器组成,这些执行器的运动方向分别由电磁换向阀 6、 7、 8、 9、 10控制。开有 a、 b、c、 d 共 4 和油口的液压缸 21 驱动磨架,实现快进、工进、快退、工退动作,这些动作由液压缸 21进回油时通过的油口决定。液压系统动作基本环节如下。 1)系统启动。系统启动前,根据不同形状、规格的刀片,调整凸轮、定位块及相应的定位装置,启动液压系统,电磁铁 2YA、 3YA、 4YA、 6YA通电使换向阀 7、 8、 9、10 均切换至左位,定位缸 22 上升处于定位状态,夹紧缸 23 处于松开状态,回转缸 24处于顺时针运动趋势的定位状态,锁紧缸 25处于松开状态。 2)上料、夹紧。上料完毕,按下夹紧按钮,电磁铁 3YA断电时换向阀 8复位至右位,油泵 2的压力经过滤器 5、阀 18进入夹紧缸 23的无杆缸,实现夹紧动作。当夹紧缸 23 中夜里升高到压力继电器 19 的设定值时发出信号(系统进入程序自动控制的信号),使电磁铁 6YA断电,换向阀 10复位到右位,油泵 2的压力油经过阀 10进入锁紧nts数控 刀片刃磨机液压系统设计 13 缸 25 的有杆缸,在工作台顺时针运动的趋势下,锁紧工作台,保证刀片主刃后 角的准确性,同事工作台压下行程开关 SQ8。 3)当机床电气系统接收到压力继电器 19发出的夹紧信号后,系统进入程序自动控制流程。电磁铁 2YA 断电使换向阀 7 复位至右位,油泵 2 的压力油经阀 7、阀 14 进入定位缸 22 的有杆腔,定位缸 22 下降,压下行程开关 SQ3;同时,电磁铁 4YA 断电使换向阀 9 复位至中位,工作台处于稳定的锁紧状态。当程序检测到行程开关 SQ3SQ8发出的信号,程序控制电磁铁 1YA通电使换向阀 6切换至左位,油泵 2的压力油经阀 6、阀 13 进入磨架缸 21 的有杆缸,磨架缸 21 带动磨架快进(缸的无杆腔经 c 口无阻力 回油)、工进(缸的无杆腔经 d口、节流阀 12回油),并压下行程开关 SQ1;程序收到行程开关 SQ1发出的信号,工件转动,磨削工件的主刃和后角;当主刃磨削完毕后,程序计数,控制电磁铁 1YA断电使换向阀 6复位至右位,油泵 2的压力油经阀 11、阀 12进入磨架缸 21 的无杆缸,磨架缸 21 带动磨架快退(缸的有杆腔经 b 口无阻力回油)、工退(缸的有杆腔经 a口、节流阀 13回油),压下行程开关 SQ2;当程序收到行程开关 SQ2发出的信号,程序控制电磁铁 6YA 通电使换向阀 10 切换至左位,锁紧缸 24 在弹簧作用下上升松开工作台(有杆腔经阀 10向油箱回油),压下行程开关 SQ7;当程序收到行程开关 SQ7 发出的信号,程序控制电磁铁 5YA 通电使换向阀 9 切换至右位,油泵 2 的压力油经阀 9、阀 20进入回油缸 24的右腔,带动工作台逆时针回转,压下行程开关 SQ5;当程序收到行程开关 SQ5 发出的信号,程序控制电磁铁 6YA 通电使换向阀 1 切换至右位,油泵 2 的压力油阀 10 锁紧缸 25 的有杆腔,锁紧缸 25 在工作台逆时针回转的趋势下,锁紧工作台,保证圆刃后角的准确,同时压下行程开关 SQ8。 4)圆刃及后角磨削。当程序检测到行程开关 SQ8发出的锁紧信号时,程序控制电磁铁 1YA通电使换向阀 6切换至左位,油泵 2的压力油经阀 6、阀 13进入磨架缸 21的有杆缸,磨架缸 21带动磨架快进、工进,压下行程开关 SQ1;同时电磁铁 5YA断电使换向阀 9复位至中位,工作台处于停滞和稳定锁紧状态。当程序收到行程开关 SQ1发出的信号,控制工件转动,磨削工件圆主刃和后角;当主刃磨削完毕后,凸轮计数,程序控制电磁铁 1YA断电使换向阀 6复位至右位,油泵 2的压力油经阀 11、阀 12进入磨架缸21 的无杆缸,带动磨架快退、工退,压下行程开关 SQ2,接着程序控制电磁铁 6YA 通电使换向阀 10切换至左右,锁紧缸 25松开工作台 ,压下行程开关 SQ7,程序控制电磁铁 4YA通电使换向阀 9切换至左位,油泵 2的压力油经阀 9进入回转缸 24的左腔,带动工作台顺时针回转,压下行程开关 SQ6;当程序收到行程开关 SQ6 发出的信号,程序控制电磁铁 6YA 通电使换向阀 10 切换至右位,锁紧缸 25 锁紧工作台,压下行程开关 SQ2。此时,工件一个主刃、一个圆刃磨削完毕。接着程序自动控制如前所述磨削下一个主刃及后角、圆刃及后角,直至全部去结束。 5)松开、下料。当程序收到所有刃磨削结束信号时,电磁铁 2YA 通电使换向阀 7切换至左位,油泵 2的压力油经阀 7、阀 15进入定 位缸 22的无杆腔,定位缸 22上升,人工按钮、下料, 至此 ,整个工件磨削完毕。 nts数控 刀片刃磨机液压系统设计 14 4.液压缸的设计 本次设计的刃磨机液压系统 液压缸包含: 快跳液压缸 、 定位液压缸 、 夹紧液压缸 、回转液压缸 、 锁紧液压缸 。 本章以 快跳液压缸 为例进行设计,其他液压缸设计过程类似。 4.1 液压缸主要尺寸的确定 液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定,对不同用途的液压设
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