CN101787993A - 提高液压系统液压传动刚度的方法 - Google Patents

Abstract

提高液压系统液压传动刚度的方法，该方法是在液压油缸两侧腔体连通排气液压循环油路，液压系统开始工作时，先启动排气液压循环油路进行排气，消除液压系统中渗入的气体。本发明方法可消除液压系统中渗入的气体，从而提高液压系统的液压刚度，有效解决精密机械运动爬行问题，尤其是自动立-卧转换铣头旋转爬行问题。

Description

提高液压系统液压传动刚度的方法

技术领域

本发明属于液压系统技术领域，尤其涉及数控机床液压系统技术领域。

背景技术

油液在温度一定时压力增加体积缩小，具有一定的压缩性，因压缩性微小，一般忽略不计，即认为油液是不可压缩的，而空气是可压缩的，且压缩性很大，因此，当液压系统中侵入了空气后，其中一部分空气溶解于压力油中，另一部分则形成气泡浮游在压力油里。当液压系统产生压缩时，油液中的空气因压缩性大，使得液压传动刚度严重下降，它所产生的压力难以克服运动件的惯性力，使得运动件暂时维持原有运动状态(停止状态)，只有当空气被压缩到一定程度时，才能有足够的力来克服运动件的惯性力而进入运动状态(启动)。当液压系统停止工作后，由于惯性作用，运动件不会立即停止，而是延续原运动状态继续前行一段距离后才会停下来，使得压力油中的空气膨胀。因此，随着液压系统工作循环而产生反复的压缩和膨胀，就使油缸推动精密机械运动时会出现时走时停或时快时慢的爬行问题。

数控铣床是机械加工中常用的精密机械，其自动立-卧转换铣头是重要的功能部件。装配了自动立-卧转换铣头的数控铣床，能在一次装夹工件后，完成铣、镗、钻孔工序和各种复杂轮廓表面、型腔工件的加工；具有用途广泛、一机多用、加工刚性强等特点。如图1所示的自动立-卧转换铣头传动系统示意图，在液压油缸A驱动下，齿条活塞B左、右运动，依次通过齿轮C、D、E、F最后拨动齿圈G旋转，齿圈与铣头旋转部分紧固在一起，齿圈旋转带动铣头实现立-卧转换。在铣头实现立-卧转换运动中，因液压刚度、传动链刚度和相对滑动结合面动静摩擦系数变化等因素影响，会出现旋转爬行问题，对铣头旋转精度和定位误差产生不利影响。尤其是活塞齿条的直线往复运动由液压油推动实现，油压系统的油压刚度对铣头的旋转精度影响非常大。

发明内容

本发明的目的正是为了解决上述现有技术存在的不足而提供一种可消除液压系统中渗入的气体，从而提高液压系统的液压刚度，有效解决精密机械运动爬行问题，尤其是自动立-卧转换铣头旋转爬行问题的提高液压系统液压传动刚度的方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的。

提高液压系统液压传动刚度的方法，该方法是在液压油缸两侧腔体连通排气液压循环油路，液压系统开始工作时，先启动排气液压循环油路进行排气，消除液压系统中渗入的气体。

本发明在排气液压循环油路上电连接有自动控制系统。所述的排气液压循环油路包括沿油路设置的油泵、二位四通电磁换向阀、三位四通电磁换向阀、在从三位四通电磁换向阀进出液压油缸两侧腔体的油路上分别设置有第一单向可调节流阀和第二单向可调节流阀，在油泵至二位四通电磁换向阀之间的油路上设置有顺序调压阀和溢流阀，在二位四通电磁换向阀至油泵之间的油路上设置有单向阀，油泵与电机电连接，二位四通电磁换向阀和三位四通电磁换向阀与电控系统连接。在油路上位于油泵前方设置有精滤器，在油路上设置有油压表。所述油泵为高压油泵。

本发明可在液压系统开机时自动启动油缸排气程序进行排气，消除液压系统中渗入的气体，提高液压系统的传动刚度。

下面结合说明书附图进一步阐述本发明的内容。

附图说明

图1是数控铣床自动立-卧转换铣头传动系统示意图；

图2是使用本发明方法的系统示意图；

图3是本发明的一个电气控制实施例的示意图。

具体实施方式

如图1所示，将本发明方法应用于数控铣床自动立-卧转换铣头的液压油路。整个系统包括与液压油缸12两侧腔体连通的排气液压循环油路，沿排气液压循环油路设置有油泵2、二位四通电磁换向阀7、三位四通电磁换向阀8、在从三位四通电磁换向阀8进出液压油缸两侧腔体的油路上分别设置有第一单向可调节流阀10和第二单向可调节流阀11，油泵2与电机3电连接，二位四通电磁换向阀7和三位四通电磁换向阀8与电控系统连接。在油泵2至二位四通电磁换向阀7之间的油路上设置有顺序调压阀5和溢流阀6。在二位四通电磁换向阀7至油泵2之间的油路上设置有单向阀9。在油路上位于油泵2前方设置有精滤器1。在油路上设置有油压表4。精滤器1用于过滤油中杂质。油泵2选用高压油泵，为液压油路提供压力油。电机3带动高压油泵工作。油压表4用于监测油路压力。顺序调压阀5用于调整液压油缸腔体排气工况下的液压大小。溢流阀6用于限定整个液压系统驱动铣头旋转工作时的最高油液工作压力。二位四通电磁换向阀7用于控制油路进入排气工况或进入驱动铣头旋转的工况。三位四通电磁换向阀8处于4DT位置时，使液压油缸12处于待机状态，处于3DT或5DT位置时，使油路分别向液压油缸的左腔或右腔注油，实现油缸左、右腔排气或驱动活塞齿条13左右移动，以带动后续的齿轮组旋转，实现铣头立-卧正向或反向旋转。单向阀9用于封堵油路中的液压在非工作状态时流回油箱，避免油管中渗入空气。第一单向可调节流阀10和第二单向可调节流阀11分别用于调节流出液压油缸左、右腔的油液流速，使油缸工作时有一定的背压，提高油缸运行平稳性。

液压系统开始工作时，先启动排气液压循环油路进行排气，消除液压系统中渗入的气体。过程如下：电机3启动后带动油泵2开始工作，当二位四通电磁换向阀7处于1DT状态时，整个油路处于排气工作状态，通过三位四通电磁换向阀8经多次循环换向至3DT或5DT位置，将有一定压力的油导入液压油缸12的腔体二侧将空气排出。为使排气时间又短效果又好，通过顺序调压阀5调整油压至较佳状态，以保证排气成效显著，使油缸推动精密机械工作时能得到平稳的运动、精确的定位和可靠的工作效果。当二位四通电磁换向阀7处于2DT状态时，整个油路处于驱动铣头实现立、卧旋转的工作状态，通过三位四通电磁换向阀8至5DT或3DT位置，将溢流阀6调定的高压油导入液压油缸12的左腔或右腔，推动活塞齿条13左右移动，再带动后续的齿轮组旋转，实现铣头立、卧状态的工况转换。

在排气液压循环油路上电连接自动控制系统。自动控制系统可以根据需要采取电气控制或数字控制或其他可行的控制方式。图3所示是一个电气控制系统的具体实施例。图中，KA2和KA3是控制三位四通电磁换向阀8分别向左或右换向的继电器，KT1、KT2是控制三位四通电磁换向阀8左、右换向的动作计数器，KT3是控制自动排气循环程序进入或结束的计数器。按下按钮SB2，电机3启动运行，同时继电器KA2得电，KA2的辅助接点动作，常闭触电断开，常开触点闭合，三位四通电磁换向阀的电磁阀3DT线圈得电，5DT位置排气一次，同时时间继电器KT1，KT3线圈得电开始计时，当KT1计时若干秒后，KTI的辅助触点开始动作，常闭触点断开，KA2线圈失电，三位四通电磁换向阀5DT位置排气结束，常开触点闭合，KA3线圈得电，KA3辅助常开触点闭合，电磁阀5DT线圈得电，三位四通电磁换向阀3DT位置排气一次，同时，时间继电器KT2线圈得电计时若干秒，当KT2计时若干秒后，KT2的辅助常闭触点动作断开，时间继电器KTI断电复位，KA2开始动作，三位四通电磁换向阀5DT位置排气第二次。如此往复，三位四通电磁换向阀8循环排气，循环若干次至排气完成后，时间计数器KT3线圈得电，KT3的常开触电动作，时间继电器KA10线圈得电，KA10常开辅助触点闭合实现自保，KA10常闭辅助触点断开，自动断开三位四通电磁换向阀排气控制线路。

本发明方法采用电气和液压油路联合控制的方法来排除液压系统中的气体，可有效提高液压系统的传动刚度。

Claims (5)

1.提高液压系统液压传动刚度的方法，其特征在于，该方法是在液压油缸(12)两侧腔体连通排气液压循环油路，液压系统开始工作时，先启动排气液压循环油路进行排气，消除液压系统中渗入的气体。

2.根据权利要求1所述的提高液压系统液压传动刚度的方法，其特征在于，在排气液压循环油路上电连接有自动控制系统。

3.根据权利要求1或2所述的提高液压系统液压传动刚度的方法，其特征在于，所述的排气液压循环油路包括沿油路设置的油泵(2)、二位四通电磁换向阀(7)、三位四通电磁换向阀(8)、在从三位四通电磁换向阀(8)进出液压油缸(12)两侧腔体的油路上分别设置有第一单向可调节流阀(10)和第二单向可调节流阀(11)，在油泵(2)至二位四通电磁换向阀(7)之间的油路上设置有顺序调压阀(5)和溢流阀(6)，在二位四通电磁换向阀(7)至油泵(2)之间的油路上设置有单向阀(9)，油泵(2)与电机(3)电连接，二位四通电磁换向阀(7)和三位四通电磁换向阀(8)与电控系统连接。

4.根据权利要求3所述的提高液压系统液压传动刚度的方法，其特征在于，在油路上位于油泵(2)前方设置有精滤器(1)，在油路上设置有油压表(4)。

5.根据权利要求3所述的提高液压系统液压传动刚度的方法，其特征在于，所述油泵(2)为高压油泵。

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