数控液压伺服系统设计与应用

 
       如图2和图3，步进电机1通过法兰2用螺钉3与阀体4联接，电机轴通过联轴节5与芯轴8联接，阀杆9被定位套7固定在芯轴8上，阀杆可随芯轴在阀套l0中轴向移动，阀套被限动盖6固定在阀体4中，压力油口P、回油口O分别与阀体上相应的油道相通，阀体4的左端有两只球轴承13被挡垫11和隔垫12定位，用螺盖15固定在阀体中，反馈螺母16被两只球轴承固定；芯轴8的左端加工有外螺纹，拧人反馈螺母的内螺纹中。当有电脉冲输入，步进电机产生角位移，带动芯轴转动，由于反馈螺母被两只球轴承固定，不能产生轴向位称，螺母与活塞杆中的反馈螺杆刚性连接，在活塞杆静止的条件下也不能转动，迫使芯轴产生直线位移，带动阀杆产生轴向位移，打开阀的进回油通道，压力油经阀套开口处进入液压缸，油压推动活塞作直线位移，由于活塞杆固定在机床导轨上不能转动，迫使活塞杆中的反馈螺杆作旋转运动，带动伺服阀的反馈螺母旋转，旋转方向与芯轴方向相同，使芯轴返回原位。当芯轴退回到O位时，阀杆关闭了进回油口，油缸停止运动，活塞杆运动的方向、速度和距离由计算机程序控制。数控伺服液压缸完成了一次脉冲动作。

       2．2数控伺服阀和液马达匹配工作原理

       如图4，液马达的旋转轴用键26与阀的反馈螺母16联接，液马达的进回油接头与阀的相应接头联接，当有电脉冲输入时，步进电机按指令方向旋转，由于反馈螺母16不能轴向移动，芯轴8产生轴向位移量，带动阀杆9轴向位移，打开液马达的进回油通道，油压使旋转轴27旋转带动反馈螺母16同向旋转，由于反馈螺母16不能轴向位移，使芯轴8产生轴向位移，当移动量达到一定时，阀杆关闭进回油通道，液马达停止转动，完成一次脉冲动作，其转动的方向、速度和角位移由计算机程序控制。

3 数控液压伺服系统的应用领域

       3．1 用于中型机床

       车床的应用是各类机床中比较基本的形式，用一只行程较大的数控液压缸作机床的纵向运行部件，另一只行程和缸径较小的数控液压缸作车床的横向运行部件。数控系统采用两坐标车床控制系统，辅助部件有液压站一台、回转刀架一台、车床主轴脉冲发生器等，其结构和一般的数控机床系统基本相同，特点在于：用数控液压缸代替大功率伺服电机和滚珠螺杆副，数控系统采用小功率步进电机系统，因而推力大、成本低。

       其他重型机床的应用基本和车床相似，例如铣床的应用要采用三坐标可以加工一些复杂而精密的零件；滚齿机在加工鼓形齿时采用数控液压伺服系统，保证齿面的精度，数控液压缸所占空阅小，便于安装。

       3．2 用于冶金机械——轧钢机

       轧钢机的工作原理是由一对轧辊完成钢锭的轧制和成型，下面一个轧辊是固定的，由轴承支撑，动力带动旋转；上面一个轧辊由支架通过螺杆吊装，经过螺杆可操作上轧辊上、下运动。轧钢时，由工人操纵手把，将上轧辊下到一定位置，钢锭从旋转的两轧辊间隙中经过，轧制成所需形状。一种型钢要经过多次轧制才能成型，对于精度要求较高的钢材，手工操作难以达到要求，并且轧辊下压时两端难以达到同步，致使压制的钢材质量低。如果用两只数控液压缸来吊装轧辊，由计算机精密控制，不仅能保证两轧辊之间间隙准确，且轧辊两端同步，发现误差时也能方便准确调整，保证轧钢质量。如在轧制钢板(特别是轧薄板时)用数控液压缸吊装轧辊将使钢板质量大幅度提高，用数控液压缸吊装轧辊，消除丝杠的磨损，减少维修费用和维修时停机停产的损失。

       3．3用于油压机、冲床、铸锻设备

       油压机、冲床、锻造设备其原理基本相同，用一只普通液压缸经各种液压原件和电气原件的控制，进行运动行程、速度的调节。一般情况是在远离工件时速度快，离工件较近时减慢速度，加大压力，压紧工件后停留一定时间，再快速退回。存在的问题是：控制调解不精确，加工精度较低；传动环节多，发生故障时维修困难。不仅要求尺寸精确，还要求造型美观，为满足社会需求，就应有高精度的机械设备，数控液压伺服系统具有推力大、精度高的优势，完全能满足要求。这些设备有的本来就装有液压缸，在应用时只需略加改进就可使用。对于新设备，可根据需要重新设计制造。汽车制造企业是发展很快的行业，需要大量冲压设备，例如轿车车身、车门、车窗等，在加工时用一只液压缸不能完成，要用数只或更多的液压缸(油缸群)才能共同完成，这种情况下用数控液压伺服系统更显优势，用计算机控制容易实现。

4 结论

       介绍了数控伺服系统的组成和应用，重点分析了数控伺服阀的结构和工作原理，只要有满足要求的数控伺服阀，就能获得不同的数控液压伺服系统。鉴于该系统的优越性，虽然还有很多问题，但是作者相信市场应用前景值得期待。