液壓閥是構(gòu)成液壓系統(tǒng)的重要元件, 它的很多閥體主閥孔兩端結(jié)構(gòu)相似, 同軸度要求高。采用具有普通液壓卡盤的數(shù)控車床加工時(shí), 需將閥體手工調(diào)頭、兩次裝夾，才能完成加工。經(jīng)過(guò)改造為可自動(dòng)控制的液壓分度卡盤后，加工兩端結(jié)構(gòu)相似的工件時(shí)，在數(shù)控系統(tǒng)的控制下可以在主軸高速旋轉(zhuǎn)中進(jìn)行回轉(zhuǎn)分度，工件只須一次裝夾就可完成兩端的調(diào)頭加工。

圖1 液壓閥閥體示意

一、分度卡盤的結(jié)構(gòu)特征

分度卡盤液壓系統(tǒng)由液壓泵站、旋轉(zhuǎn)閥、輸油管和分度卡盤四部分組成。液壓泵站獨(dú)立于數(shù)控車床之外，避免液壓泵站振動(dòng)、發(fā)熱對(duì)機(jī)床精度的影響；泵電動(dòng)機(jī)組由變量泵和電動(dòng)機(jī)組合而成，同軸度好；液壓控制回路采用集成塊疊加液壓閥式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊；截止閥鑲嵌于集成塊內(nèi)部, 蓄能器安裝在集成塊上。

圖2 液壓泵站示意圖

分度卡盤由卡盤體、壓緊活塞、90°分度活塞、45°分度活塞、推力軸承、滾針軸承和上下卡爪組成。上卡爪與壓緊活塞之間由推力軸承和滾針軸承支承并通過(guò)階梯螺釘相聯(lián)接?？ūP夾緊時(shí)， 由于階梯螺釘與上卡爪之間留有間隙，上卡爪可隨分度盤一起在壓緊活塞中旋轉(zhuǎn)；卡盤松開(kāi)時(shí), 上卡爪在階梯螺釘?shù)膸?dòng)下，隨壓緊活塞上升松開(kāi)工件。分度盤與卡盤體之間也是由推力軸承和滾針軸承支承, 下卡爪通過(guò)螺釘固定在分度盤上?？ūP分度時(shí)，90°分度活塞和45°分度活塞推動(dòng)分度盤旋轉(zhuǎn)，完成工件分度。

圖3

1.壓緊活塞 2.階梯螺釘 3、10.推力軸承 4、8.滾針軸承

5.上卡爪 6.工件 7.下卡爪 9.分度盤 11.卡盤體

12. 45°分度活塞 13. 90°分度活塞

二 工作原理

泵電動(dòng)機(jī)組2（圖4）通過(guò)進(jìn)油口處的吸油濾油器1從油箱11中吸油, 經(jīng)出油口處的單向閥3向控制油路供油?？刂朴吐贩譃閮陕罚阂宦窞橛脕?lái)控制分度卡盤夾緊、松開(kāi)的夾緊/松開(kāi)回路；另一路為用來(lái)控制分度卡盤分度的分度回路。

圖4

1.吸油濾油器 2.泵電動(dòng)機(jī)組 3.單向閥 4.壓力表

5.疊加式減壓閥 6.壓力繼電器 7.電磁換向閥 8.疊加式換向閥

9.回油濾油器 10.空氣濾清器 11.液壓油箱 12.液位計(jì)

13.截止閥 14.蓄能器 15.檢驗(yàn)開(kāi)關(guān) 16.檢驗(yàn)閥

2.1夾緊、松開(kāi)回路

當(dāng)電磁換向閥7.1的電磁鐵3DT得電時(shí), 壓力油經(jīng)疊加式減壓閥5減壓后, 又經(jīng)電磁換向閥7.1、疊加式壓力繼電器6及高壓膠管進(jìn)人安裝在數(shù)控車床主軸尾部的旋轉(zhuǎn)閥, 再經(jīng)過(guò)主軸內(nèi)部的輸油管進(jìn)人安裝在主軸頭部的分度卡盤壓緊油缸的大腔, 使壓緊活塞向外伸出, 實(shí)現(xiàn)卡盤夾緊。

當(dāng)電磁換向閥7.1的電磁鐵4DT得電時(shí), 壓力油進(jìn)人分度卡盤壓緊油缸小腔, 使壓緊活塞向內(nèi)縮回, 實(shí)現(xiàn)卡盤松開(kāi)。此時(shí)壓力繼電器6與回油接通, 不能發(fā)出信號(hào)。因此，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)將鎖定機(jī)床，使其不能進(jìn)行加工工作，以確保加工安全。

2.2 分度回路

當(dāng)電磁換向閥7.2的電磁鐵2DT得電時(shí), 壓力油經(jīng)電磁換向閥7.2、疊加式節(jié)流閥8、高壓膠管、旋轉(zhuǎn)閥及輸油管分別進(jìn)人分度卡盤45°分度油缸的大腔和90°分度油缸的小腔。45°分度油缸的活塞在壓力油的作用下緩慢伸出, 推動(dòng)分度盤逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°；與此同時(shí)90°分度油缸的活塞在壓力油的作用下逐漸退回。

開(kāi)始時(shí)，檢測(cè)油路⑤通過(guò)90°分度油缸的大腔與回油路①相通，檢測(cè)閥16的柱塞在其小腔壓力油的作用下迅速退回，檢測(cè)開(kāi)關(guān)15被關(guān)閉。隨著90°分度油缸活塞的逐漸退回，檢測(cè)油路⑤與回油路①的聯(lián)接被油缸活塞切斷, 壓力油通過(guò)90°分度油缸的小腔與檢測(cè)油路⑤接通。此時(shí)檢測(cè)閥16的柱塞在大腔壓力油的作用下，克服小腔壓力油的作用向外伸出，壓下檢測(cè)開(kāi)關(guān)15，使之發(fā)出信號(hào)，通知機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)分度卡盤45°分度完畢。

當(dāng)電磁換向閥7.2的電磁鐵1DT得電時(shí)，壓力油通過(guò)油路①分別進(jìn)人分度卡盤45°分度油缸的小腔和90°分度油缸的大腔。45°分度油缸的活塞在壓力油的作用下逐漸退回，與此同時(shí)90°分度油缸的活塞在壓力油的作用下緩慢伸出，推動(dòng)分度盤完成逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

開(kāi)始時(shí), 檢測(cè)油路⑤通過(guò)90°分度油缸的小腔與回油路②相通, 檢測(cè)閥16的柱塞在其小腔壓力油的作用下迅速退回, 檢測(cè)開(kāi)關(guān)15被關(guān)閉。隨著90°分度油缸活塞的逐漸伸出, 檢測(cè)油路⑤與回油路②的聯(lián)接被油缸活塞切斷, 壓力油通過(guò)90°分度油缸的大腔與檢測(cè)油路⑤ 接通。此時(shí)檢測(cè)閥16的柱塞在大腔壓力油的作用下, 克服小腔壓力油的作用向外伸出, 壓下檢測(cè)開(kāi)關(guān)15，使之發(fā)出信號(hào)，通知機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)分度卡盤90°分度完畢。工件需調(diào)頭加工時(shí), 只須將上述過(guò)程執(zhí)行兩次即可完成180°調(diào)頭。夾緊、松開(kāi)回路和分度回路的回油匯合后, 一起經(jīng)回油濾油器9流回油箱11。旋轉(zhuǎn)閥的泄油油路⑥由透明塑料軟管直接與油箱11相聯(lián)。

三、主要液壓元件的作用

泵電動(dòng)機(jī)組2為壓力補(bǔ)償型變量泵和電動(dòng)機(jī)的組合。液壓系統(tǒng)的最高壓力, 由變量泵調(diào)定并保持, 其值由壓力表4.1顯示。當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力升高, 接近調(diào)定的最高壓力時(shí), 變量泵的輸出流量自動(dòng)減少到補(bǔ)償泄漏所需的流量, 并能隨泄漏量的變化自動(dòng)調(diào)整, 保持調(diào)定的最高壓力不變。因此系統(tǒng)功率損失少, 油液溫升小。

單向閥3用以保護(hù)油泵, 防止系統(tǒng)壓力突然增高，油液倒流損壞油泵；當(dāng)突然停電或機(jī)床發(fā)生事故時(shí)，保證分度卡盤仍處于夾緊狀態(tài)，不致發(fā)生危險(xiǎn)。

疊加式減壓閥5用來(lái)調(diào)節(jié)分度卡盤夾緊不同工件所需的、比系統(tǒng)最高壓力低且穩(wěn)定的壓力。

疊加壓力繼電器6起液壓系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)連鎖作用。當(dāng)液壓系統(tǒng)因故壓力不足時(shí)，壓力繼電器和機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)共同作用，鎖定機(jī)床使其停止加工工作；當(dāng)夾緊壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，壓力繼電器發(fā)訊，通知機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行下一步工作。

電磁換向閥7通過(guò)改變壓力油的流向，控制分度卡盤夾緊油缸和分度油缸的運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)分度卡盤的夾緊、松開(kāi)、和分度。

疊加式節(jié)流閥8通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入卡盤分度油缸壓力油的流量，控制卡盤分度油缸的運(yùn)動(dòng)速度，保證分度卡盤平穩(wěn)分度。

截止閥13在檢修分度卡盤液壓系統(tǒng)時(shí)，能夠?qū)⒁簤河吐泛托钅芷髦械膲毫τ鸵悍呕剜]箱，避免壓力油液的噴濺。

蓄能器14在突然停電、油泵停止工作時(shí)，能瞬間提供大量壓力油液，保持分度卡盤夾緊狀態(tài)。

檢測(cè)開(kāi)關(guān)15與檢測(cè)閥16聯(lián)合作用，將分度卡盤分度油缸的運(yùn)動(dòng)情況轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通知機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行下一步工作。

旋轉(zhuǎn)閥安裝在車床主軸尾部。其軸芯與車床主軸同時(shí)旋轉(zhuǎn)，并使幾條油路成為一束。

輸油管路安裝在車床主軸孔內(nèi)，是聯(lián)接旋轉(zhuǎn)閥和分度卡盤的特制管路。

分度卡盤安裝在數(shù)控車床主軸頭部，在液壓油的作用下，其壓緊油缸將工件夾緊，兩分度油缸反向運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)分度盤逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，完成工件分度。

結(jié)語(yǔ)

改造后的液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了卡盤夾緊、松開(kāi)和分度自動(dòng)化控制，縮短了工件裝夾時(shí)間， 解決了手工操作效率低、精度差等問(wèn)題，提高了工件加工質(zhì)量，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度, 降低了生產(chǎn)成本。