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组合机床液压调速新回路及其控制系统设计
作者:何永玲 李尚平 岑杰
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机床附件/其它机床展厅
组合机床, 专用机床, 模具雕铣机, 雕刻机, 拉床, ...
目前许多机床动力滑台采用了液压回路,其控制部分大多数是电气控制,硬件接线多,系统可靠性差、工作效率低,有的液压回路只有一个工进速度,有的液压回路虽有两工进速度,但一工进和二工进速度换接时,二工进可调节的速度最大不能超过一工进的最小速度,机床调速范围窄,不能根据工艺要求调节速度。基于以上原因,我们应某机械修理厂的要求,帮助他们将一台双面单工位组合机床的动力滑台液压回路设计为一种能实现此功能的二次进给液压新回路,并以PM作为液压系统的控制系统,提高机床的智能化控制程度。

1 双面单工位组合机床动力滑台原液压回路

双面单工位组合机床有2个HY型液压动力滑台,动力滑台是组合机床上用来实现进给运动的一种通用部件,液压动力滑台的运动是靠液压系统驱动的。图1a为双面单工位组合机床原只有一工进速度的动力滑台液压系统图,由于左、右液压滑台工作油路相同,只画出一个液压滑台的油路。这种液压回路只有一个工进速度,调速范围窄,生产效率低;且液压回路复杂,油路多,集成阀块庞大,液压故障不易查明,安装维修困难。

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图1 动力滑台液压系统图

2 双面单工位组合机床动力滑台两工进速度新回路

针对原回路存在的缺陷,设计了一种两工进速度换接新回路。图1b为双面单工位组合机床改进后的两工进速度换接的动力滑台液压系统图。图2为双面单工位组合机床工作循环示意图。

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图2 双面组合机床工作循环示意图

2.1 新回路的组成

与旧回路相比,新回路增加了一个由定差减压阀10,节流阀11、12集成的组合阀,一个行程开关SQ4,把旧回路的一个行程阀7和一个液控阀9换成2个由行程开关控制的换向阀7、8。

2.2 新回路工作原理

设置一两位转换开关,可使液压系统处于自动和手动控制状态。

其电磁阀动作顺序见表1,工作原理如下。

表1 新回路电磁阀动作顺序表
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夹紧:按夹紧按钮,发出工件夹紧信号,使电磁阀YV5通电,阀16右位工作,压力油经阀14、单向阀15进入夹紧缸18的大腔,而小腔回路至油箱,工件夹紧。当夹紧到位后压力继电器KP动作,表示工件已夹紧。

快进:按启动按钮后,电磁阀YV1通电,使得阀9左位、减压阀10、阀7右位和阀8右位接入系统,液压缸差动连接,使滑台快速进给。

一工进:滑台运动到预定位置时,压下SQ2,使得电磁阀YV1、YV3通电,阀9左位、减压阀10,节流阀11,换向阀8右位接入系统。减压阀10和节流阀11构成一调速阀,通过调整节流阀11开口的大小,可调整一工进的速度。节流阀12对此速度无影响。

二工进:第一次工作进给终了时,滑台压下SQ3,电磁阀YV1、YV4通电,YV3断电。阀9左位、减压阀10,节流阀12、换向阀7接入系统。由减压阀10和节流阀12构成一新的调速阀,节流阀11对此回路的调速阀无影响。即二工进速度不受一工进速度的限制,其大小可通过调节减压阀10和节流阀12的开口量来调节。

停留:当滑台第二次工作进给完毕,压下SQ4后停止前进,停留在死挡铁处,其停留时间由时间继电器控制,经时间继电器的延时,再发出信号使滑台返回。

快退:时间继电器延时发出信号,使电磁阀YV1断电,而电磁阀YV2通电,阀9右位工作,压力油直接进人液压缸13小腔,使滑台快速退回。

原位停止:当滑台快退回原位,压下行程开关SQ1时,所有电磁阀均断电,阀9中位接入系统,液压缸两腔油路均被切断,实现滑台的原位停止。

松开:当滑台回原位停止后,按松开按钮,使电磁阀YV6通电,阀16左位工作,改变油路方向,使工件松开,同时压力继电器KP复位。取下工件,1个工作循环结束。

2.3 新回路结构特点

新回路中,采用由减压阀10、节流阀11、12组成的两调速阀分别控制滑台一工进和二工进速度,两工进速度互不影响,调速范围增大,同时,这两调速阀可起加载作用,在刀具接触工件之前就使进给速度变慢,不会引起刀具和工件的突然碰撞;采用换向阀7、8,节流阀11、12,减压阀10实现快进与工进的速度切换,简化了液压回路,动作可靠、切换速度平稳。

3 新回路电气控制系统及程序设计

新回路控制部分采用某公司FX系列PLC可编程控制器控制,其功能强,速度快,接点数少,可靠性高,这是有触点的继电器系统无法比拟的,能实现自动/单周循环控制及点动调整控制。

PLC的输入信号为磁性开关和按钮开关的开关量型号,有19个开关量输入点。PLC的输出信号和电磁阀的电磁铁线圈控制信号相对应,有10个开关量输出点,控制左、右滑台快进、一工进、二工进、停留、快退及工件夹紧和松开。

根据图1机床工作示意图分析,机床左、右滑台新回路液压系统属并发顺序的结构,在程序的设计中,采用并发顺序控制设计方法,使用步进指令和主控指令。PLC程序流程图如图3所示。

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图3 PLC程序流程图

自动控制过程:将转换开关扳向“自动”位置,程序跳至P0处,利用PLC初始化脉冲信号使程序进入初始状态,此时按下启动按钮,工件夹紧状态被置位,工件被夹紧,左、右滑台处于原位状态。当夹紧信号传来后,左、右滑台快进状态同时被置位,,驱动它们后面所连接的负载工作,随着各转换条件的满足,系统将按要求自动完成每步工作,实现液压系统自动循环的工作要求。

当左、右滑台快退至原位时,工件松开状态被置位,工件松开,此状态将停留TO时间,以便取下工件,当TO时间到,若SA置于单周位置,系统将由工件松开状态回到初始状态,而不进行自动循环过程;若SA未置于单周位置,则系统将由工件松开状态回到工件夹紧状态,自动下一次循环。

手动控制过程:将开关扳至“手动”位置,利用主控指令,通过点动控制按钮,实现左、右动力滑台前进、后退的点动调整。

4 结束语

新液压回路的两次工进速度可以任意调整,彼此互不影响,提高了动力滑台的速度调整范围,工作适应范围更广,提高了工作效率和经济效率。且采用融自动化技术、计算机技术、通信技术为一体的PLC作为控制系统,更适应设备发展的潮流,不仅改变了传统的继电器体积大、重量重的特点,而且提高了机床的自动控制程度,使机床控制灵活,性能稳定,故障减少,维修调试方便。

目前,在实际生产过程中,由于液压系统能提供较大的驱动力,且运动传递平衡、均匀、可靠及控制方便,被广泛应用于机床设备中。通过实践证明,本文介绍的组合机床动力滑台液压调速新回路及其控制系统的设计方法,简单易行,可靠性高,对其他具有液压控制的机床设备具有一定的参考价值。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (9/16/2009)
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