CN102211287A - 数控液压车床 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种数控液压车床，它包括床体、车床数控装置、床体上设置的顶尖和刀架、液压油箱、油泵电机、液压泵、刀架Z向位移光栅尺和刀架Z向控制电磁阀组，液压泵的出油端连接刀架Z向控制电磁阀组的进油口，刀架Z向控制电磁阀组的回油口连接液压油箱；床体上安装有刀架Z向液压缸，刀架Z向液压缸的液压轴外端固定在刀架一侧，刀架Z向控制电磁阀组的两个导油口分别连接刀架Z向液压缸的两个油口；车床数控装置连接刀架Z向位移光栅尺以便采集刀架Z向位移数据，车床数控装置连接刀架Z向控制电磁阀组以便根据采集的刀架Z向位移数据控制刀架Z向液压缸的液压轴运动。该车床具有控制精度高、切削力大的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种车床，具体地说，涉及一种数控液压车床。
背景技术
数控车床主要用于加工轴、盘、套和其它具有回转表面的工件，它是机械制造和修配工厂中使用最广泛的一类机床；现有数控车床的刀架，其运动方向有X向和Z向，两个运动方向大都是靠伺服电机驱动，当加工硬度比较高的锻件、铸件，或不规则形状的工件时，由于工件毛坯不规范，对车床刀架的Z向将产生很大的冲击和振动，且车床也受到冲击，其刀架Z向需要较大的驱动力，这就要求使用大功率的电机进行驱动，一是提高了生产成本，二是对供电线路的要求也较高，一般工厂现有线路不足以支撑车间全部机器的运转，往往需要停止一部分机器的运转或者重新更换线路，三是加工锻件或铸件硬度比较大的工件时，传统的数控车床生产效率较低，只适合对工件进行精加工。
如用普通车床加工锻件、铸件毛坯时，车床的横向拖板及刀架的钢性太差，进刀量不能过大，自动化程度太低，同样达不到有效的生产效率；而现有的液压车床，大多是老式的仿形液压车床，其适合加工硬度比较高或不规则形状的工件，且只能对外圆仿形加工，但其加工效率太低，操作故障率太高，且仿形液压车床的控制精度太低，加工的零件难以达到现有需求的精度。
基于此，针对现有技术的不足，人们一直在寻求一种理想的技术方案。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种设计精巧、实用性强、控制精度高、切削力大、适于不规则工件加工的数控液压车床。
本发明所采用的技术方案如下：一种数控液压车床，它包括床体、车床数控装置、主电机、离合器、床头箱主轴、卡盘、液压油箱、油泵电机、液压泵、刀架Z向位移光栅尺和刀架Z向控制电磁阀组，所述床体上设置有顶尖导轨和刀架Z向导轨，在所述顶尖导轨和所述刀架Z向导轨内分别安装有顶尖和具有X向运动的刀架，所述油泵电机驱动所述液压泵，所述液压泵的进油端设置在所述液压油箱内，所述液压泵的出油端连接所述刀架Z向控制电磁阀组的进油口，所述刀架Z向控制电磁阀组的回油口连接所述液压油箱；所述床体上安装有刀架Z向液压缸，所述刀架Z向液压缸的液压轴外端固定在所述刀架一侧，所述刀架Z向控制电磁阀组的两个导油口分别连接所述刀架Z向液压缸的两个油口；所述刀架Z向位移光栅尺包括光栅主尺和与光栅主尺对应的光栅读数头，所述光栅主尺安装在所述床体上，所述光栅读数头安装在所述刀架上，所述车床数控装置的位移数据采集端连接所述刀架Z向位移光栅尺的位移数据输出端以便采集刀架Z向位移数据，所述车床数控装置的电磁阀刀架控制端连接所述刀架Z向控制电磁阀组的控制端以便根据采集的刀架Z向位移数据控制所述刀架Z向液压缸的液压轴运动。
基于上述，所述刀架包括刀架Z向滑台、刀架X向滑台和刀架X向伺服电机，所述刀架Z向滑台上设置有竖向轨道槽，在所述竖向轨道槽内安装有竖向滚珠丝杠，所述刀架X向滑台上设置有丝杠孔，所述刀架X向伺服电机驱动所述竖向滚珠丝杠，所述刀架X向滑台安装在所述竖向轨道槽内，所述竖向滚珠丝杠穿设在所述丝杠孔内；所述车床数控装置的电机控制端通过电机接触器连接所述刀架X向伺服电机用于根据采集的刀架Z向位移数据产生相应的伺服命令以便控制所述刀架X向伺服电机进行跟随运动。
基于上述，所述刀架X向滑台包括X向滑台体、四工位刀架本体、液压摆动旋转油缸和刀架本体旋转换向电磁阀；其中，所述液压摆动旋转油缸安装在所述X向滑台体内，所述四工位刀架本体安装在所述液压摆动旋转油缸的摆动旋转轴上，所述液压泵的出油端连接所述刀架本体旋转换向电磁阀的进油口，所述刀架本体旋转换向电磁阀的回油口连接所述液压油箱，所述刀架本体旋转换向电磁阀的两个导油口分别连接所述液压摆动旋转油缸的两个油口；所述车床数控装置的电磁阀刀架本体控制端连接所述刀架本体旋转换向电磁阀的控制端以便根据车床数控装置的接受命令控制所述液压摆动旋转油缸的摆动旋转轴摆动旋转运动。
基于上述，所述刀架Z向控制电磁阀组包括刀架换向电磁阀KA2、退回电磁阀KA3、导向慢退电磁阀KA4和工进电磁阀KA5，其中，所述刀架换向电磁阀KA2的第一换向油口连通所述工进电磁阀KA5一端口，所述工进电磁阀KA5另一端口连通所述导向慢退电磁阀KA4一端口，所述刀架换向电磁阀KA2的第二换向油口连通所述退回电磁阀KA3一端口，所述退回电磁阀KA3另一端口连通所述导向慢退电磁阀KA4另一端口，所述刀架换向电磁阀KA2的进油口和回油口分别作为所述刀架Z向控制电磁阀组的进油口和回油口，所述工进电磁阀KA5另一端口和所述退回电磁阀KA3另一端口分别作为所述刀架Z向控制电磁阀组的两个导油口，所述刀架Z向控制电磁阀组的控制端包括刀架换向电磁阀KA2、退回电磁阀KA3、导向慢退电磁阀KA4和工进电磁阀KA5的控制端。
基于上述，所述刀架Z向控制电磁阀组还包括加快电磁阀KA6，所述刀架换向电磁阀KA2的第一换向油口连通所述加快电磁阀KA6一端口，所述加快电磁阀KA6另一端口连通所述导向慢退电磁阀KA4一端口，所述刀架Z向控制电磁阀组的控制端还包括加快电磁阀KA6的控制端。
基于上述，所述床体上安装有顶尖液压缸和顶尖换向电磁阀，所述顶尖液压缸的液压轴外端固定在所述顶尖一侧；所述液压泵的出油端连接所述顶尖换向电磁阀的进油口，所述顶尖换向电磁阀的回油口连接所述液压油箱，所述顶尖换向电磁阀的两个导油口分别连接所述顶尖液压缸的两个油口，所述车床数控装置的电磁阀顶尖控制端连接所述顶尖换向电磁阀的控制端以便根据车床数控装置的接受命令控制所述顶尖液压缸的液压轴运动。
基于上述，所述车床数控装置是PLC控制系统，所述PLC控制系统包括PLC和分别与PLC连接的用户输入设备、显示屏和输出设备，所述用户输入设备包括键盘，所述输出设备包括继电器和电机接触器。
本发明的有益效果：该数控液压车床将液压驱动技术和数控技术结合在一起，即可利用液压系统驱动车床对高硬度或不规则的工件进行切削加工，又可达到对车床高精度控制与高效率工作的目的；该数控液压车床实现了刀架的液压Z轴与伺服X轴的跟随联动关系，使刀架的配合更趋于完美和理想，也使得工件加工更为精确，其具有设计精巧、实用性强、控制精度高、切削力大、适于不规则工件加工的的优点；
该数控液压车床的床身是立式床身，重量大，钢性好，车床的液压油缸的活塞杆作为Z向给进轴，推力大，韧性好，液压刀架锁紧力强，耐冲击；该数控液压车床配备大功率电机，针对锻件、铸件、不规范的工件进行加工时，进刀量大，生产效率高，其比普通CW6163车床效率高达6-7倍之多，尤其是对军工炮弹头锻件毛坯的加工，效率更高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是所述刀架Z向控制电磁阀组的连接结构示意图。
具体实施方式
为了进一步的说明本发明的特点，现结合附图给出具体实施方式：
如图1所示，一种数控液压车床，它包括床体1、车床数控装置2、主电机、离合器、由主电机和离合器传动的床头箱主轴、安装在床头箱主轴端部的卡盘3、液压油箱11、油泵电机12、液压泵、刀架Z向位移光栅尺8和刀架Z向控制电磁阀组；
所述床体1包括立式床身、两组床身底座、尾架和床斗箱；立式床身设置有上下两组导轨，把立式床身固定安装在左右两组床身底座上；床头箱固定安装在立式床身一端下组导轨上，卡盘安装在床头箱的主轴上，即床头箱主轴上；尾架安装在床头箱同一条直线上并和立式床身的导轨相连接；
所述车床数控装置2是PLC控制系统，它在现有数控车床上的应用很成熟；所述PLC控制系统包括PLC和分别与PLC连接的用户输入设备、显示屏和输出设备，所述用户输入设备包括输入命令用的键盘，所述输出设备包括刀架继电器、顶尖继电器和电机接触器；
所述床体1上设置有顶尖导轨6和刀架Z向导轨4，在所述顶尖导轨6和所述刀架Z向导轨4内分别安装有顶尖7和具有X向运动的刀架5，所述油泵电机12驱动所述液压泵，所述液压泵的进油端设置在所述液压油箱11内，所述液压泵的出油端连接所述刀架Z向控制电磁阀组的进油口，所述刀架Z向控制电磁阀组的回油口连接所述液压油箱11；
所述床体1上安装有刀架Z向液压缸9，所述刀架Z向液压缸9的液压轴10外端固定在所述刀架5的Z向一侧，所述刀架Z向控制电磁阀组的两个导油口分别连接所述刀架Z向液压缸9的两个油口，即，通过所述刀架Z向控制电磁阀组控制所述刀架Z向液压缸9的液压轴在Z向的伸缩运动；
所述刀架Z向位移光栅尺8包括光栅主尺和与光栅主尺对应的光栅读数头，所述光栅主尺安装在所述床体1上，所述光栅读数头安装在所述刀架5上，以便采集刀架Z向位移数据；所述车床数控装置2的位移数据采集端连接所述刀架Z向位移光栅尺8的位移数据输出端以采集刀架Z向位移数据，所述车床数控装置2的电磁阀刀架控制端通过刀架继电器连接所述刀架Z向控制电磁阀组的控制端以便根据采集的刀架Z向位移数据控制所述刀架Z向液压缸9的液压轴运动。
基于上述，所述刀架5包括刀架Z向滑台、刀架X向滑台54和刀架X向伺服电机52，所述刀架Z向滑台上设置有竖向轨道槽51，所述竖向轨道槽51内设置有竖向滚珠丝杠53，所述竖向滚珠丝杠53通过两组轴承座安装在所述竖向轨道槽51内，所述刀架X向滑台54上设置有丝杠孔，所述刀架X向伺服电机52驱动所述竖向滚珠丝杠53，所述刀架X向滑台54卡设在所述竖向轨道槽51内，所述竖向滚珠丝杠53穿设在所述丝杠孔内；所述车床数控装置2的电机控制端通过电机接触器连接所述刀架X向伺服电机52，用于根据采集的刀架Z向位移数据产生相应的伺服命令以便控制所述刀架X向伺服电机进行跟随运动；
由于车床数控装置2并不对刀架5的Z向运动进行伺服控制，因此，刀架5的Z向运动的实际位移完全由光珊尺反馈给车床数控装置2，车床数控装置2通过实时采集光珊尺反馈的位移变化量和速度来计算出刀架X向运动进给速度，然后做出相应的跟随运动，并对刀架5的X向运动进行伺服输出，因此，刀架5的X向运动的实际速度是由刀架5的Z向运动位移反馈决定的，刀架5的Z向运动驱动的快，刀架5的X向运动就跟随的快，反之就慢，即，以此实现了刀架5的Z向运动与X向运动的跟随联动关系。
基于上述，所述刀架X向滑台包括X向滑台体、四工位刀架本体、液压摆动旋转油缸和刀架本体旋转换向电磁阀；其中，所述液压摆动旋转油缸安装在所述X向滑台体内，所述四工位刀架本体安装在所述液压摆动旋转油缸的摆动旋转轴上，所述液压泵的出油端连接所述刀架本体旋转换向电磁阀的进油口，所述刀架本体旋转换向电磁阀的回油口连接所述液压油箱，所述刀架本体旋转换向电磁阀的两个导油口分别连接所述液压摆动旋转油缸的两个油口；所述车床数控装置的电磁阀刀架本体控制端连接所述刀架本体旋转换向电磁阀的控制端以便根据车床数控装置的接受命令控制所述液压摆动旋转油缸的摆动旋转轴摆动旋转运动。
基于上述，如图2所示，所述刀架Z向控制电磁阀组包括刀架换向电磁阀KA2、退回电磁阀KA3、导向慢退电磁阀KA4、工进电磁阀KA5和加快电磁阀KA6，其中，所述刀架换向电磁阀KA2的第一换向油口分别连通所述工进电磁阀KA5一端口和所述加快电磁阀KA6一端口，所述工进电磁阀KA5另一端口和所述加快电磁阀KA6另一端口分别连通所述导向慢退电磁阀KA4一端口，所述刀架换向电磁阀KA2的第二换向油口连通所述退回电磁阀KA3一端口，所述退回电磁阀KA3另一端口连通所述导向慢退电磁阀KA4另一端口，所述刀架换向电磁阀KA2的进油口和回油口分别作为所述刀架Z向控制电磁阀组的进油口和回油口，所述工进电磁阀KA5另一端口和所述退回电磁阀KA3另一端口分别作为所述刀架Z向控制电磁阀组的两个导油口，所述刀架Z向控制电磁阀组的控制端包括刀架换向电磁阀KA2、退回电磁阀KA3、导向慢退电磁阀KA4、工进电磁阀KA5、加快电磁阀KA6的控制端。
基于上述，所述床体1上安装有顶尖液压缸和顶尖换向电磁阀，所述顶尖液压缸的液压轴外端固定在所述顶尖7一侧；所述液压泵的出油端连接所述顶尖换向电磁阀的进油口，所述顶尖换向电磁阀的回油口连接所述液压油箱11，所述顶尖换向电磁阀的两个导油口分别连接所述顶尖液压缸的两个油口，即，通过所述顶尖换向电磁阀控制所述顶尖液压缸的液压轴在Z向的伸缩运动；
所述车床数控装置2的电磁阀顶尖控制端通过顶尖继电器连接所述顶尖换向电磁阀的控制端以便根据车床数控装置的接受命令控制所述顶尖液压缸的液压轴运动。
需要特别说明的是，在本发明中，Z向和X向，相对车床而言，分别指的是横向和纵向，相对被加工工件而言，分别指的是纵向和横向。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (7)
1.一种数控液压车床，包括床体、车床数控装置、主电机、离合器、床头箱主轴和卡盘，所述床体上设置有顶尖导轨和刀架Z向导轨，所述顶尖导轨和所述刀架Z向导轨内分别安装有顶尖和具有X向运动的刀架，其特征在于：该数控液压车床还包括液压油箱、油泵电机、液压泵、刀架Z向位移光栅尺和刀架Z向控制电磁阀组，所述油泵电机驱动所述液压泵，所述液压泵的进油端设置在所述液压油箱内，所述液压泵的出油端连接所述刀架Z向控制电磁阀组的进油口，所述刀架Z向控制电磁阀组的回油口连接所述液压油箱；所述床体上安装有刀架Z向液压缸，所述刀架Z向液压缸的液压轴外端固定在所述刀架一侧，所述刀架Z向控制电磁阀组的两个导油口分别连接所述刀架Z向液压缸的两个油口；所述刀架Z向位移光栅尺包括光栅主尺和与光栅主尺对应的光栅读数头，所述光栅主尺安装在所述床体上，所述光栅读数头安装在所述刀架上，所述车床数控装置的位移数据采集端连接所述刀架Z向位移光栅尺的位移数据输出端以便采集刀架Z向位移数据，所述车床数控装置的电磁阀刀架控制端连接所述刀架Z向控制电磁阀组的控制端以便根据采集的刀架Z向位移数据控制所述刀架Z向液压缸的液压轴运动。
2.根据权利要求1所述的数控液压车床，其特征在于：所述刀架包括刀架Z向滑台、刀架X向滑台和刀架X向伺服电机，所述刀架Z向滑台上设置有竖向轨道槽，在所述竖向轨道槽内安装有竖向滚珠丝杠，所述刀架X向滑台上设置有丝杠孔，所述刀架X向伺服电机驱动所述竖向滚珠丝杠，所述刀架X向滑台安装在所述竖向轨道槽内，所述竖向滚珠丝杠穿设在所述丝杠孔内；所述车床数控装置的电机控制端通过电机接触器连接所述刀架X向伺服电机用于根据采集的刀架Z向位移数据产生相应的伺服命令以便控制所述刀架X向伺服电机进行跟随运动。
3.根据权利要求2所述的数控液压车床，其特征在于：所述刀架X向滑台包括X向滑台体、四工位刀架本体、液压摆动旋转油缸和刀架本体旋转换向电磁阀；其中，所述液压摆动旋转油缸安装在所述X向滑台体内，所述四工位刀架本体安装在所述液压摆动旋转油缸的摆动旋转轴上，所述液压泵的出油端连接所述刀架本体旋转换向电磁阀的进油口，所述刀架本体旋转换向电磁阀的回油口连接所述液压油箱，所述刀架本体旋转换向电磁阀的两个导油口分别连接所述液压摆动旋转油缸的两个油口；所述车床数控装置的电磁阀刀架本体控制端连接所述刀架本体旋转换向电磁阀的控制端以便根据车床数控装置的接受命令控制所述液压摆动旋转油缸的摆动旋转轴摆动旋转运动。
4.根据权利要求1或2或3所述的数控液压车床，其特征在于：所述刀架Z向控制电磁阀组包括刀架换向电磁阀KA2、退回电磁阀KA3、导向慢退电磁阀KA4和工进电磁阀KA5，其中，所述刀架换向电磁阀KA2的第一换向油口连通所述工进电磁阀KA5一端口，所述工进电磁阀KA5另一端口连通所述导向慢退电磁阀KA4一端口，所述刀架换向电磁阀KA2的第二换向油口连通所述退回电磁阀KA3一端口，所述退回电磁阀KA3另一端口连通所述导向慢退电磁阀KA4另一端口，所述刀架换向电磁阀KA2的进油口和回油口分别作为所述刀架Z向控制电磁阀组的进油口和回油口，所述工进电磁阀KA5另一端口和所述退回电磁阀KA3另一端口分别作为所述刀架Z向控制电磁阀组的两个导油口，所述刀架Z向控制电磁阀组的控制端包括刀架换向电磁阀KA2、退回电磁阀KA3、导向慢退电磁阀KA4和工进电磁阀KA5的控制端。
5.根据权利要求4所述的数控液压车床，其特征在于：所述刀架Z向控制电磁阀组还包括加快电磁阀KA6，所述刀架换向电磁阀KA2的第一换向油口连通所述加快电磁阀KA6一端口，所述加快电磁阀KA6另一端口连通所述导向慢退电磁阀KA4一端口，所述刀架Z向控制电磁阀组的控制端还包括加快电磁阀KA6的控制端。
6.根据权利要求1或2或3所述的数控液压车床，其特征在于：所述床体上安装有顶尖液压缸和顶尖换向电磁阀，所述顶尖液压缸的液压轴外端固定在所述顶尖一侧；所述液压泵的出油端连接所述顶尖换向电磁阀的进油口，所述顶尖换向电磁阀的回油口连接所述液压油箱，所述顶尖换向电磁阀的两个导油口分别连接所述顶尖液压缸的两个油口，所述车床数控装置的电磁阀顶尖控制端连接所述顶尖换向电磁阀的控制端以便根据车床数控装置的接受命令控制所述顶尖液压缸的液压轴运动。
7.根据权利要求1或2或3所述的数控液压车床，其特征在于：所述车床数控装置是PLC控制系统，所述PLC控制系统包括PLC和分别与PLC连接的用户输入设备、显示屏和输出设备，所述用户输入设备包括键盘，所述输出设备包括继电器和电机接触器。
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