论文总字数：12452字

摘 要

随着时代的不断发展与进步，数控车床在我国得到了越来越广泛的应用。它不仅在很大程度上提高了生产率，也进一步解放了劳动力。它的普及符合实现工业现代化道路的要求，同时也满足我国当前工业的发展需要。因此，数控技术直接或间接地影响着我国经济的发展。目前，我国数控车床技术的开发遇到了许多难题，使其在国内的普及难度增大。例如数控车床刀架的设计，如何使换刀时间减少，换位更加准确，换刀如何实现自动化等一系列问题。本文所要论述的就是一种能够实现刀架自动化控制的液压系统。文中主要包括液压系统所要选用的液压泵类型以及与其相匹配的电动机的种类；液压系统的执行元件诸如液压刀架、卡盘油缸、尾座套筒的设计选用，液压系统主要零件的选用，主要件的成本核算等。

关键词：数控车床；液压刀架；液压系统；控制阀

Hydraulic system design of CNC lathe control

hydraulic turret

Abstract

With the continuous development and progress of the times, the numerical control lathe in our country has been more and more widely used.It not only greatly improves the productivity, but also further liberated the labor force.Its popularity is in line with the requirements of the industrial modernization, and it also meets the needs of the current development of China"s industry.Therefore, the numerical control technology influences the development of our country"s economy directly or indirectly. At present, the development of CNC lathe technology in China has encountered many difficulties, so that it is difficult to increase the popularity in China.For example, the design of CNC lathe tool，how to reduce the time for changing the knife，transposition more accurate，how to achieve automatic change and a series of any other problems. What this article wants to discuss is a kind of hydraulic system that can realize the automatic control of the tool carrier. This paper mainly includes the hydraulic system to choose the style of hydraulic pump and the matched motor;selection of the design of hydraulic system of the implementation of parts such as hydraulic turret, chuck oil cylinder and tailstock sleeve; the main parts of hydraulic system selection;cost accounting of major parts and so on.

Keywords:CNC lathe; hydraulic turret; hydraulic system; control valve

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 数控车床 1

1.1.1 数控车床的现状与展望 1

1.1.2 数控车床的应用 1

1.2 液压技术 2

1.3 课题的由来 2

1.4 方案论证 2

第二章 液压系统的液压原理 3

2.1 液压系统原理图 3

2.2 液压系统工作原理 3

2.3 公共回路 3

2.4 卡盘油缸回路 4

2.5 液压刀架回路 4

2.6 尾架套筒回路 5

第三章 液压系统的设计步骤 6

3.1 液压泵 6

3.1.1 柱塞泵 6

3.1.2 叶片泵 6

3.1.3 齿轮泵 7

3.1.4 泵类型及匹配电机型号确定 7

3.2 执行元件 9

3.2.1 液压刀架 9

3.2.2 卡盘油缸 9

3.2.3 尾架套筒 9

3.3 液压油 10

第四章 液压系统主要件成本核算 11

4.1 分油板 11

4.2 油箱 11

第五章 液压系统的设计结果 12

5.1 液压系统原理图 12

5.2 液压系统装配草图 12

5.3 分油板零件图 13

5.4 垫板零件图 13

5.5 支座零件图 14

5.6 钢管零件图 14

第六章 总结与展望 15

致 谢 16

参考文献 17

第一章 引言

1.1 数控车床

1.1.1 数控车床的现状与展望

20世纪中后期，随着第三次工业革命如火如荼的发展，数控技术从计算机中分离出来并成功地应用于机械制造业中，极大地解放了生产力，提高了工人的工作效率，具有划时代的意义。而作为现代加工车间里最重要设备之一的数控车床也就顺应了时代的步伐，有了长足的发展。

从外观上看，数控车床与普通车床有许多相似之处，它们都是由基本部件如床身、主轴箱、刀架、进给系统、制动系统、冷却和润滑系统等组成，但是在进给系统方面数控车床与普通车床有质的区别。普通车床是利用进给箱和交换齿轮架的配合来实现进给，而数控车床是直接利用伺服电机直接驱动来实现完全自动的进给运动，因而数控车床的进给系统结构相较普通车床大为简化。数控车床是数字程序控制车床的简称，集万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内外使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。从整体结构上看，数控车床主要分为立式和卧式两大类。卧式车床依据导轨形式又可分为水平导轨和倾斜导轨两种，其中档次较高的数控卧车床一般都采用倾斜导轨。若依据刀架数量分类，又可分为单刀架数控车床和双刀架数控车床，前者是两坐标控制，后者是4坐标控制。双刀架卧车多数采用倾斜导轨。从实际加工过程来看，数控车床相较普通车床确实具有非常大的优势，然而我们也不能忽略它在使用中逐渐暴露的问题。例如精度控制不稳定，重复定位有误差，编程系统较复杂等。因此，数控车床的改进势在必行。在未来，数控车床将在高速，高可靠性，高精密度等方面取得重大突破，用以实现对加工表面质量的进一步优化，适应高尖端产品的表面加工要求。此外，数控车床技术在设计加工的CAD化，结构设计模块化，功能复合化，智能化、网络化、集成化和柔性化方面也会有所改进。可以说数控车床因其在加工过程中的巨大优势，已经得到了世界各国的广泛关注。我国是当今世界上最大的发展中国家，经济过分的依赖于庞大的工业体系，其中制造业更是关键的一环。然而长期以来，我国的工业产值平均能耗高，效率低，完全依赖资源的消耗和劳动力的补充，具有很大的局限性。为了降低我国的经济风险，促进经济腾飞，必须不断推广数控技术，实现更加进步的工业化。

1.1.2 数控车床的应用

在应用领域，数控车床与普通车床没有本质上的区别。凡是普通车床能完成的加工，例如车，钻，镗，攻丝等，数控车床都能以更高的效率，更高的精确度，更高的表面质量来完成。同时，在某些工序的加工机制上也有一定的区别。对于典型的攻丝环节，数控车床完全可以利用指令代码控制主轴转速与进给量的配合来实现精确攻丝，省却了复杂的人工操作流程。此外，数控车床在加工相对复杂形状的零件时也有优势，特别是含有圆弧、倒角、退刀槽等特别多的零件。

数控车床是通过主轴的旋转，刀具的进给实现切削加工的。主轴的旋转速度，正反转，进给方向，进给速度都是统一由数控系统通过特定的指令代码实现控制的。通常情况下，只要系统稳定，硬件可靠，被加工零件的合格率一定比相同条件下普通车床加工零件的合格率高。为此，数控车床技术的发展与创新势在必行。

1.2 液压技术

液压传动作为一种传动方式，由于其体积小、重量轻、单位输出功率高，它可以实现大范围无级调速，调节方便，操作简单，并且能与电子技术相结合，更容易地实现各种自动化控制和远程操作。液压传动转动惯量小，响应快，启动，制动和换向迅速；配置灵活，组装方便；易于实现过载保护，安全可靠；用矿物油作为工作介质，自润滑性能良好；它具有独特的功能例如工作可靠持久耐用，已成功地应用于中等功率输出，灵活的控制及调节运动的过程中，是现代传动方式和控制技术的关键之一。数据显示，液压技术在能量传递和做功环节中有其不可替代的地位。

1.3 课题的由来

数控车床经过几十年的发展，已经实现了自动化，大大提高了生产率。然而近些年随着液压技术的不断突破，它的优势也逐步为人们所认识。因此，将一套完整的液压系统装配到数控车床上以实现进一步的自动化是大势所趋。液压系统在数控车床上主要用于辅助系统，如换刀，快速制动，顶紧，夹紧等。因此本次设计的液压系统主要就是为了服务于数控车床上的液压刀架，夹紧油缸，尾座套筒等执行元件，需要对整个液压系统的液压泵，各个回路的控制阀，匹配功率的电机等进行选择或设计。难点在于怎样根据负载要求选择泵类型及与其匹配功率的三相异步电动机，以及怎样在分油板上布置各类阀体使其能够满足执行元件的最佳控制要求。

1.4 方案论证

本课题研究的主要目的是设计出数控车床控制液压刀架的液压系统，使其满足机床高度自动化的要求，以使其达到预想的目的。为了完成本课题的设计，在设计之前的准备工作必须做好，首先是搜集和分析资料，主要包括国内外数控机床的发展现状，液压技术和液压传动系统的基本资料，其他类型机床中控制液压刀架液压系统设计的图纸和资料等。其次是提出设计方案，研究方案可行性，初步确定液压系统的总体布局，包括配置形式、液压系统的布置及选择液压动力源及相应的配套元件等。最后主要是研究液压刀架的工作原理，并对市场发展做分析。 

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