液压伺服中心架的结构和原理.doc

液压伺服中心架的结构和原理、液压伺服回路基本构成及其主要元件选择在重型卧式车床加工过程中，由于工件自身重、切削力大等因素，工件切削过程中变形量大，严重影响加工性能以及精度。为了克服以上因素带来的不利影响，对工件施加辅助支撑，可有效控制工件变形量达到切削过程稳定和获得良好的加工精度的目的。 TtZ cGR 液压伺服中心架由机械装置、液压伺服系统和控制系统三部分组成。相对于普通中心架，它的优势是能够在工件转动过程中根据工件圆度状况或者回转轴线摆动等自动调整支撑杆位置，防止刚性支撑引起内力之间相互作用而产生附加变形以及由此引起的整个系统振荡，保持了支撑力恒定因而使支撑更加稳定。 ?-g/hXx; l腋压伺服中心架结构与原理对于四导轨卧式车床液压伺服中心架采取c型两支撑机构，即底部支撑用于抵消重力和水平支撑用于抵消切削力。机械部分主要由支撑基座、上体进给机构、上支撑构件、上顶持机构、工件重量顶持机构、行走机构、锁紧机构等部分组成。如图1所示，行走机构安装在基座上，通过与床身上齿条啮合传动实现中心架在机床导轨的移动；锁紧机构由液压缸、碟簧油缸和锁紧拉杆组成，把整个中心架锁紧在机床导轨上；重力支撑机构安装在基座上，切削力支撑机构贝Ij安装在上体上；上体依靠进给机构在工件直径方向移动与活塞杆伸出一并带动切削力顶持机构抵达工件表面。工件表面接触均采用双轮支撑结构。 6)B6c. 5o 液压伺服中心架T作原理：当辅助支架不工作时，处于主轴箱端或尾座端(视情况而定)，此时，导轨锁紧装置处于卸油状态，由锁紧装置(碟形弹簧锁紧，压力油松开)将辅助支架锁紧在导轨上，承受重量油缸和承受切削力油缸的活塞杆处于缩回状态。当需要辅助支架工作时(被加工：件已经装夹在机床上)，导轨锁紧装置给油，锁紧装置松开，辅助支架移动电机通电(由点动开关控制)，将辅助支架移动到工件需要支撑的部位，导轨锁紧装置卸油，由锁紧装置将辅助支架锁紧在导轨上，然后，承受重量油缸和承受切削力油缸的后腔同时给油，两油缸活塞杆伸出，支撑滚轮与工件接触，加工可以开始。加工过程中，由液压伺服系统控制平衡工件重量，比例溢流阀和蓄能器组合回路控制平衡切削力。加工完成后，承受重量油缸和承受切削力油缸的前腔同时给油，两油缸活塞杆缩回。然后，导轨锁紧装置给油，锁紧装置松开，辅助支架移动电机通电，将辅助支架移动到主轴箱端或尾座端，导轨锁紧装置卸油，将辅助支架锁紧在导轨上。 hQT p& 2液压伺服回路设计及主要元件选择(参见图2)液压伺服部分由液压伺服回路和蓄能回路实现压力控制达到顶紧力的控制。液压伺服中心架设有竖直和倾斜两个支撑油缸。其中抵消重力液压回路的液压伺服系统主要由伺服放大器、电液伺服阀、液压缸、信号反馈装置等部分组成，伺服阀控制伺服液压缸动力机构位置精度的高低和运动的平稳性，对整个系统起着决定性的作用。而承受切削力油缸则用蓄能器随时补油或溢流阀泄油调整油缸压力达到控制支撑力的目的。液压伺服部分蓄能回路由泵向抵消切削力作用的油缸供油，设定的溢流阀开启值则可以满足用户需要的设定工件支撑力。在工件的回转过程中，随着f件外网的圆度变化，蓄能器随时向油缸注油或在油缸压力上升的情况下吸收一定的油，从而快速的平抑油缸内压力波动，实现压力基本恒定保持在设定值附近，达到支撑力恒定的目的。 ,V-Tp 由于该伺服系统用于重型机床中心架的重力辅助支撑，承载能力要求较高，同时受空间结构以及系统流量的限制，油缸的尺寸即便在最大设定情况下，为避免阀流量和供油系统参数与尺寸过大，故选择较高的系统压力。供油压力高则对元件的制造精度和系统的使用维护要求提高，并使容积效率降低。但可减小液压动力元件、液压能源装置和连接管道等部件的重量和尺寸，减小压缩性容积和减小油液中所含空气对体积弹性模量的影响，有利于提高液压同有频率。 |zkFil% 考虑到液压元件及伺服阀的额定压力系列，并考虑到可靠性和维护水平，系统取工作压力_D-18MPa。负载压力的确定按照常规即最大功率传输条件，取pt=23p，即pL=23p-=12MPa。 $Q8V- 伺服阀的性能曲线、阀芯机能、额定流量、阶跃响应、频率特性、泄漏量等参数是选用的重要标准。伺服阀的额定流量应留有一定的余量通常为负载所需流量的15左右，在快速性高的系统中可取到30。根据选定阀的压降和计算出伺服阀流量，可从伺服阀样本中选出合适的伺服阀。除了流量规格之外，在选择伺服阀时还应考虑以下因素：流量增益的线性要好，压力灵敏度较大，但对力控制系统要求压力灵敏度较低为好；不灵敏度、温度和压力零漂尽量小，泄漏较小；伺服阀的频宽应满足系统要求，频宽过低将限制系统的响应特性，过高将损坏系统抗干扰力；综合考虑伺服阀对污染的敏感性、是否加颤振信号等。 HpD%oUe 由于该系统中的伺服阀是高响应元件，阀口瞬时打开或关闭，信号电流不同时，阀的开13不同，负载流量变化很大，产生压力冲击。系统中虽然设有安全阀，但其反应较慢，压力增高，其值可达正常压力的几倍以上。这种冲击往往引起仪表、元件和密封装置发生故障，甚至损坏，同时还会引起系统的强烈振动。在控制阀或液压缸等冲击源之前装备蓄能器，可以吸收和缓解这种液压冲击，提高系统的整体性能。 N7b+GqYpF 3控制系统液压伺服部分采用PC加运动控制器的开放式数控结构，配以压力传感器和电液比例伺服阀，具有液压控制同步控制方式，组成方便，同步精度高，人机交互好的特点。同时，系统界面能够观察到系统运行状态，直观，操作方便。实际操作使用西门子系统配置的S7300PLC，博士力士乐产品HNC 100运动控制器控制整个液压伺服系统。 9 Z 5!3 传感器与控制卡、伺服阀形成一个闭环控制系统，随着系统工作要求实现不同的伺服控制。伺服比例阀控制液压缸的振动和移动，安装在油缸下部的位置传感器检测出油缸的压力，压力信号反馈到HNC，经过与PLC输入指令信号比较计算。HNC通过放大器向伺服比例阀发出信号，控制伺服比例阀的开启方向和大小，从而控制伺服液压缸动作的方向、速度和位移。 YgN:$+g5 用Rexroth专利HYVOS软件对设计进行计算机仿真，以确定辅助中心架在各种干扰载