CN106812731A - 一种基于2d高频数字阀的高速数控冲床液压控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于2D高频数字阀的高速数控冲床液压控制系统，采用液动阀控制的差动连接，另外在进油路中采用蓄能器储存能量，补偿油缸快速下行时的流量。考虑到换向、机械冲击在管路内会产生压力尖峰，产生噪声，在回油路中采用蓄能器吸收这些冲击，实现换向以及运行平稳并降低噪声。该系统具有油缸输出力可控，并冲头在油缸的有效行程内位移可任意调整从而实现无级可控的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于2D高频数字阀的高速数控冲床液压控制系统，适用于机械领域。
背景技术
数控冲床是集机、电、液于一体的前沿产品，广泛用于各类金属薄板零件加工，是一次性自动完成多种复杂孔型和浅拉深成型的板材加工关键设备。市场需求量大，我国年需求总量为3000～5000台套，估计将多年保持快速增长的态势m，而我国进口数控板材加工设备占据市场主导地位，其中高端产品国产品牌几乎为零，而低端产品占20%左右。
目前，我国高速数控冲床液压控制系统主要依赖国外进口，成本高，因此迫切需要开发高技术含量的国产高速数控液压装置，与进口产品形成真正的竞争，削弱进口产品的市场份额。
发明内容
本发明提出了一种基于2D高频数字阀的高速数控冲床液压控制系统，该系统具有油缸输出力可控，并冲头在油缸的有效行程内位移可任意调整从而实现无级可控的功能。
本发明所采用的技术方案是：
考虑到该冲床在工作进给时负载较大，速度较低，而在快进、快退时负载较小，速度较高，从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用高、低压双泵供油。此外为了更大幅度地调节快进、快退时的速度，实现快速冲压，同时也为了减小油缸活塞的直径，所述液压系统采用液动阀控制的差动连接。另外在进油路中采用蓄能器储存能量，补偿油缸快速下行时的流量。考虑到换向、机械冲击在管路内会产生压力尖峰，产生噪声，在回油路中采用蓄能器吸收这些冲击，实现换向以及运行平稳并降低噪声。
所述液压系统的其工作原理为：通过工控机先设定冲压的频率、工作行程、板材厚度、冲压力大小等工艺参数。电磁阀14通电，系统开始工作，此时2D高频数字阀由工控机通过2D阀控制器控制步进电机1转动，使得2D高频数字阀处于右位，高、低压泵同时向主油路供油。高、低压泵以及蓄能器同时经2D高频数字阀9右位向油缸的上油腔供油，油缸下油腔的液压油通过液动阀8也向2D高频数字阀9右位供油，行成一个差动回路，活塞杆带动冲头快速向下运动。当冲头遇到工件受阻时，系统压力升高，达到液动阀8的设定压力时，阀8右位接通，差动回路切断，低压泵2经顺序阀3卸载，高压泵1经2D高频数字阀9右位向油缸上油腔供油，下油腔液压油经液动阀8右位回油箱，活塞向下运动，完成冲压工艺。位移传感器检测到冲头到达下位极限时，工控机发出信号，控制步进电机1转动一定的角度(如ei2)时使得2D高频数字阀处于左位，同时负载消失，系统压力降低，液动阀8右位接通，此时高、低压泵以及蓄能器通过液动阀8向油缸下油腔供油，油缸上油腔油液通过2D高频数字阀左位回油箱，活塞作快上运动，此时完成一次上下往复运动，如此重复循环，完成系统的快速往复运动。当电磁阀14断电时，压力油不通过主油路，通过溢流阀流回油箱，此时高、低压泵卸荷。
本发明的有益效果是：该系统具有油缸输出力可控，并冲头在油缸的有效行程内位移可任意调整从而实现无级可控的功能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的高速数控冲床液压系统控制原理。
图中：1.高压泵；2.低压泵；3.顺序阀；4、6.单向阀；5.溢流阀；7、11.蓄能器；8.液控阀；9.2D高频数字阀；10.油缸；12.电磁阀；13.滤油器；14.油箱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1，考虑到该冲床在工作进给时负载较大，速度较低，而在快进、快退时负载较小，速度较高，从节省能量、减少发热考虑，泵源系统宜选用高、低压双泵供油。此外为了更大幅度地调节快进、快退时的速度，实现快速冲压，同时也为了减小油缸活塞的直径，所述液压系统采用液动阀控制的差动连接。另外在进油路中采用蓄能器储存能量，补偿油缸快速下行时的流量。考虑到换向、机械冲击在管路内会产生压力尖峰，产生噪声，在回油路中采用蓄能器吸收这些冲击，实现换向以及运行平稳并降低噪声。
所述液压系统的其工作原理为：通过工控机先设定冲压的频率、工作行程、板材厚度、冲压力大小等工艺参数。电磁阀14通电，系统开始工作，此时2D高频数字阀由工控机通过2D阀控制器控制步进电机1转动，使得2D高频数字阀处于右位，高、低压泵同时向主油路供油。高、低压泵以及蓄能器同时经2D高频数字阀9右位向油缸的上油腔供油，油缸下油腔的液压油通过液动阀8也向2D高频数字阀9右位供油，行成一个差动回路，活塞杆带动冲头快速向下运动。当冲头遇到工件受阻时，系统压力升高，达到液动阀8的设定压力时，阀8右位接通，差动回路切断，低压泵2经顺序阀3卸载，高压泵1经2D高频数字阀9右位向油缸上油腔供油，下油腔液压油经液动阀8右位回油箱，活塞向下运动，完成冲压工艺。位移传感器检测到冲头到达下位极限时，工控机发出信号，控制步进电机1转动一定的角度(如ei2)时使得2D高频数字阀处于左位，同时负载消失，系统压力降低，液动阀8右位接通，此时高、低压泵以及蓄能器通过液动阀8向油缸下油腔供油，油缸上油腔油液通过2D高频数字阀左位回油箱，活塞作快上运动，此时完成一次上下往复运动，如此重复循环，完成系统的快速往复运动。当电磁阀14断电时，压力油不通过主油路，通过溢流阀流回油箱，此时高、低压泵卸荷。
补油压力越高，系统响应越快，补油效果越好。但是补油泵的存在势必会给系统带来额外的能量损失，补油压力越高，能量损失越大。因此，要优化设计闭式系统，必须合理设定补油压力。补油压力的设定要做到以下几点：(1)满足系统正常工作所需的最小补油压力(不小于0. 7 MPa)以获得较好的系统性能；(2)合理的能量损失。因此补油压力通常设定为1. 5～2. 5 MPa，此时能量损失约为总功率的2%～3%，对传动装置效率影响不大。补油压力决定了冲洗溢流阀的压力，为保证有充足的油液通过冲洗阀，冲洗溢流阀压力值一般设定比补油溢流阀压力低0. 3～0. 5 MPa。
Claims (5)
1.一种基于2D高频数字阀的高速数控冲床液压控制系统，其特征是：所述液压控制系统采用液动阀控制的差动连接，另外在进油路中采用蓄能器储存能量，补偿油缸快速下行时的流量。
2.根据权利要求1所述的一种基于2D高频数字阀的高速数控冲床液压控制系统，其特征是：考虑到换向、机械冲击在管路内会产生压力尖峰，产生噪声，在回油路中采用蓄能器吸收这些冲击，实现换向以及运行平稳并降低噪声。
3.根据权利要求1所述的一种基于2D高频数字阀的高速数控冲床液压控制系统，其特征是：所述液压控制系统通过工控机先设定冲压的频率、工作行程、板材厚度、冲压力大小等工艺参数。
4.根据权利要求1所述的一种基于2D高频数字阀的高速数控冲床液压控制系统，其特征是：当冲头遇到工件受阻时，系统压力升高，达到液动阀8的设定压力时，阀8右位接通，差动回路切断，低压泵2经顺序阀3卸载，高压泵1经2D高频数字阀9右位向油缸上油腔供油，下油腔液压油经液动阀8右位回油箱，活塞向下运动，完成冲压工艺。
5.根据权利要求1所述的一种基于2D高频数字阀的高速数控冲床液压控制系统，其特征是：当位移传感器检测到冲头到达下位极限时，工控机发出信号，控制步进电机1转动一定的角度(如ei2)时使得2D高频数字阀处于左位，同时负载消失，系统压力降低，液动阀8右位接通，此时高、低压泵以及蓄能器通过液动阀8向油缸下油腔供油，油缸上油腔油液通过2D高频数字阀左位回油箱，活塞作快上运动，此时完成一次上下往复运动，如此重复循环，完成系统的快速往复运动。
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| CN109142069A (zh) * | 2018-06-22 | 2019-01-04 | 中国十七冶集团有限公司 | 一种轻钢灌浆墙体检测装置及其使用方法 |
| CN110435208A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-12 | 马鞍山斯博尔机械技术服务有限公司 | 一种稳定性高的数控冲压冲床 |
| CN114151394A (zh) * | 2020-09-07 | 2022-03-08 | 北京机械设备研究所 | 一种基于伺服阀对称控制的非对称油缸液压伺服机构 |
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2015
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