平面磨床换向冲击机理及控制研究

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1、2008年4月第36卷第4期机床与液压MACHINETOOL&HYDRAUUCSApr．2008V01．36No．4平面磨床换向冲击机理及控制研究关红艳，杨尚平，李琚，郑博文，赵光波(昆明理工大学机电工程学院，云南昆明650093)摘要：对平面磨床的换向过程进行了简单地讨论，分析了换向冲击机理，并比较了几种常用换向方法的优缺点。最后，引出了智能控制型换向系统，提出理想控制曲线的概念。关键词：平面磨床；换向冲击；电液比例阀；理想控制曲线中图分类号：THl37文献标识码：A文章编号：1001—388112008)4—276—3TheResea

2、rchoftheReversingPoundingMechanismandControllingofthePlatGrindingMachineGUANHongyan，YANGShangping，LIJun，ZHENGBowen，ZHAOGuangbo(FacultyofMechanicalandElectricalEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，KunmingYunnan650093，China)Abstract：Thereversingprocessofthepl

3、atgrindingmachinew幽discussed。thereversingpoundingmechanismWaS,analyzed，andtheadvantagesanddisadvantagesofseveraltypicalreversingmethodswerecomped．TheintelligentcontrolreversingsystemWaSbroughtforward，andtheidealcontrolcurvewasadvanced．Keywords：Theplatgrindingmachine；There

4、versingpounding；Electro—hydraulicproportionalvalve；Theidealcontrolcul'Ve0引言平面磨床是一种机械加工常用机床，其工作台的运动是连续往复式运动，它对运动平稳性、换向精度、换向频率都有较高的要求。目前，平面磨床正向大型化、高速化发展，有些平面磨床的工作台往复速度已经达到40m／n[1in瞪】。大型高速平面磨床的运动惯性很大，当其换向时，就会导致背压急剧升高，从而引起换向冲击。这会对机床产生灾难性的影响，所以换向平稳性问题已成为制约磨床工作速度和加工精度提高的重要因素。平面

5、磨床采用液压传动，系统中的换向方式和换向控制参数对换向冲击有决定性的作用，设计新的液压换向系统已迫在眉睫。下面从换向方法和控制策略的角度来讨论磨床的换向冲击问题。1换向冲击的机理当液压传动平面磨床换向时，由于在其液压系统中，换向阀阀口瞬时关闭。油路突然断开，使得回油腔的油液无法排泄，工作台的动能E=÷删2就完全转变为回油腔油液的弹性能E，=卸y，即÷舢2=却矿(1)式中：m为工作台质量。kg；1．／为工作台速度，m／s；厶p为回油腔压力的增量，Pa；y为回油腔的体积，m3。根据动量定理，阀口瞬时关闭时运动部件的制动过程可以描述为：FAt=

6、mAv式中：F为运动部件制动力，N；△t，为速度的改变量，m／s。则回油腔油液的压力峰值为：⋯F．．．m．．．a．—y—，2一一A—AAt式中：A为活塞的有效面积，m2。所以卸=一P=等一PP2uP20Pzo(2)卸2—2面一Lz，式中：P20为回油腔压力的初始值，Pa。高速换向时缸一0，由式(2)可以看出，卸会很大，此时回油腔油液相当于一个刚度极大的弹簧，这样就产生了所谓的换向冲击。而且由式(1)可以看出，m和F越大。动能就越大，换向冲击也就越大。对于大惯量高速运行的平面磨床来说，其换向冲击是巨大的，这不仅影响了机床的加工精度，而且也妨

7、碍了它的正常运行与使用寿命。收稿日期：2007—06—28。作者简介：关红艳(1982一)．女，在读硕士研究生，主要研究方向：流体传动与控制。电话：13919052196，E—mail：guanhongyan2007@sina．como第4期关红艳等：平面磨床换向冲击机理及控制研究·277·通常，人们都希望机床实现理想换向。所谓理想换向是指，在任何工况下，机床速度都可以按照某一理想曲线无突变的光滑减小，在阀门关闭瞬间，速度刚好减为零，即动能全部转化为热能被损耗。理想的换向过程是无冲击的。2常用液压传动换向方法分析当前应用于平面磨床的液压传

8、动换向方法很多，下面对它们作一个简单的分析对比。2．1采用行程换向阀的换向方法如图1所示，为采用行程换向阀换向，在换向阀芯上联出一拔杆，利用工作台上的行程挡块推动拔杆来实现自动换向。在工作台慢