第五节 液压操纵变速

液压操纵变速由于操纵省力，又可实现自动变速，在数控机床上应用较多，在普通机床上也有应用。下面介绍在两种普通机床上的应用。

一、C5112A、C5116A型立式车床主轴液压操纵变速系统

1.液压系统说明

图3-11所示为C5112A、C5116A型立式车床液压系统。

该系统的主要功能如下：

1）工作台变速。

2）横梁夹紧与放松。

3）垂直刀架与侧刀架的重力平衡。

4）工作台导轨、变速箱与工作台传动机构的润滑。

5）丝杠放松装置（图3-11中为丝杠放松机构）。

（1）工作台变速 固定于四个推拉杆上的四个拨叉A、B、C、D分别控制四个双联滑移齿轮做轴向滑动，推拉杆分别与液压缸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ活塞固联，每个推拉杆上开有两个环形槽，当滑移齿轮处于正确啮合位置时，环形槽正好对准锁杆，此时液压缸活塞处于左或右的极限位置。锁杆开有四个槽（见图3-11中的侧视图），推拉杆可以在槽中自由滑动，只有推拉杆的环形槽对准锁杆时，锁杆才能向下移动。锁杆下移后，锁杆上的凸起部分将推拉杆锁住，滑移齿轮在啮合位置上定位。

手动转阀转到不同位置，可得到16级变速所对应的不同的液压通道。变速时，旋转手动转阀至需要的转速，然后按悬挂按钮盒的变速按钮，电磁阀YV1通电，液压油经YV1至变速箱定位锁杆液压缸（锁杆定位阀），推动锁杆至松开位置（图3-11的图示位置），压合行程开关SQ1，主电动机脉冲转动，以便于变速齿轮啮合。液压油经锁杆定位阀分成两路：一路至各液压缸右腔，另一路经手动转阀再分配至各液压缸左腔。液压缸为差动液压缸。各液压缸按转速配油，通过推拉杆使滑移齿轮变速。待各齿轮处在啮合位置后，主电动机脉冲转动停止，YV1断电，定位锁杆在弹簧作用下向下移动，锁杆上的凸起部分使推拉杆锁住并定位。

（2）横梁夹紧与放松 按住横梁升降按钮时，电磁阀YV2通电，液压油进入夹紧液压缸的大腔，小腔中的油经阀YV2回油箱，这样横梁便被放松，此时限位开关接通升降电动机，横梁开始升降。如果放松横梁升降按钮，电动机停止，升降便停止，同时YV2断电，液压油进入夹紧液压缸的小腔，大腔中的油经YV2回油箱，横梁被夹紧。

（3）垂直刀架及侧刀架的重力平衡 液压泵输出的液压油打开单向阀8后直接进入垂直刀架及侧刀架的重力平衡液压缸中。为了防止平衡液压缸之压力在其他液压缸动作时发生波动，在泵停止工作时，仍能保持平衡力。系统中设有单向阀8、液控单向阀10及蓄能器9。平衡缸的压力由溢流阀6调节。

（4）工作台导轨、变速箱与工作台传动机构的润滑 工作台导轨、变速箱与工作台传动机构的润滑如图3-11所示，其压力由溢流阀7调节。工作台齿圈的润滑是由溢流阀7的溢流来实现的。

（5）丝杠放松装置 垂直刀架的移动装置为滚珠丝杠副。丝杠与滑枕固联不转，为了防止在机床停止时滑枕自行滑落（因滚珠丝杠副无自锁），因此在丝杠传动链中装有丝杠放松装置。当机床停止后，该装置将丝杠刹住；在机床开动后，液压系统通过放松液压缸将丝杠放松。

机床的液压装置位于机床的后侧，可以很方便地拆装检查和调整各液压元件。

2.液压系统各溢流阀压力的调整（见图3-11）

压力调整应在各液压缸活塞不动作时进行。溢流阀6（Y1-25B）压力调整的大小主要是由平衡缸所需之压力决定的，应调整在2～2.5MPa较为合适，其读数可由压力表4读出。调整溢流阀6前，应拧紧溢流阀11。去工作台导轨、主轴及其轴承、变速箱润滑油的压力由溢流阀7（Q₁P₁-B30B）调整，应调整为0.15～0.5MPa，由压力表5显示。溢流阀11（P-B25）的调整方法是：当溢流阀6调整完毕后，逐渐放松阀11的调整螺钉，直到刚刚有溢流为止，再拧动调整螺钉，使阀11的调整压力略高于阀6的调整压力。

要注意的是，压力表4显示的压力应为阀6和阀7的调整压力之和，压力表5显示的压力为阀7的调整压力。

3.变速箱

变速箱由四个双联滑移齿轮实现16级变速。变速箱的展开图如图3-12所示。

变速箱的传动路线为： Ⅰ轴→齿轮（齿数比为）→Ⅱ轴→齿轮（齿数比为）→Ⅲ轴→齿轮（齿数比为）→Ⅳ轴→齿轮（齿数比为）→Ⅴ轴→齿轮（齿数比为）→Ⅵ轴。然后经一对锥齿轮和一对斜齿圆柱齿轮传至工作台。工作台的变速是通过液压缸3 ～6 （对应于图3-11中的液压缸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ） 的活塞杆运动实现的，其工作原理如前所述，在这里不再复述。

二、Z3050型摇臂钻床主轴箱与进给箱液压变速

图3-13所示为Z3050型摇臂钻床主轴与进给变速的操纵系统液压原理图。

1.变速操纵系统液压工作原理

液压油从插在主轴箱底部过滤器中的吸油管吸入，液压油经油路5进入制动离合器液压缸与操纵阀，操纵阀为五位六通转阀，用十字操纵手柄控制。手柄在水平位置时有三个位置，为三位转阀，控制主轴正转、主轴反转、主轴停止和制动动作。转阀处于主轴停止位置时，手柄上下扳动，使操纵阀轴向滑动得到空档和变速的两个位置。

操纵阀每个位置的油路状态见表3-4。

2.各油路连通部位

①—正转液压缸；②—反转液压缸；③—预选阀；④—空档液压缸；⑤—液压泵出口；⑥—回油口。

当操纵阀在正转位置时，液压油经油路5将制动离合器松开，同时进入操纵阀，使油路5与油路1接通，其余各油路均回油，因此液压缸活塞接通正转离合器，主轴正转。

当操纵阀在反转位置时，液压油经油路5也将制动离合器松开，同时进入操纵阀，使油路5与油路2接通，其余各油路均回油，因此液压缸活塞接通反转离合器，主轴反转。

当操纵阀在停止位置时，全部油路均回油，液压泵处于卸荷状态，由于油路5也无压力，所以制动离合器被弹簧压合，主轴制动。控制主轴正反转离合器的活塞在弹簧作用下处于中间位置。

当操纵阀在空档位置时，油路4与液压油路5接通，其余各油路均回油，由于油路4同时与空档液压缸最上端和最下端的液压缸连通，最下端的液压缸面积小于最上端液压缸面积，两活塞同时向中间移动，但最上端活塞移动到空档位置时被挡住不动，最下端的活塞也被挡住，因而滑移齿轮就停在中间空档位置。此时可以自由地扳动主轴转动，方便地装卸刀具。

当操纵阀在变速位置时，油路4与6连通并回油，其余油路均为液压油，其中油路3通往各变速液压缸下端和两个十六位六通预选阀，为变速提供液压油。

油路1和油路2分别与主轴正转、反转离合器液压缸连通，由于主轴正转离合器液压缸活塞面积稍大于反转离合器液压缸活塞面积，所以正转离合器处在不完全压紧状态，传动齿轮在慢速转动，这就有利于滑移齿轮的变速（避免滑移齿轮与相啮合的齿轮相互顶齿而不能进入啮合）。

十六位六通预选阀分别控制主轴4个变速液压缸和4个进刀变速液压缸的动作。因为各变速液压缸均为差动液压缸，小腔在变速时经操纵阀与液压油路相通，所以预选阀只要控制大腔进液压油还是通回油就可控制各缸活塞的移动方向，从而控制对应的滑移齿轮的移动方向，实现变速。

各变速液压缸大腔油路变换情况见表3-5，其中罗马数字为与轴号一致的滑移齿轮和控制液压缸号，“+”号表示液压缸大腔通液压油，“-”号表示液压缸大腔通回油。

3.变速机构的调整

（1）主轴变速箱与进刀箱滑移齿轮啮合位置定位松紧的调整 主轴变速箱与进刀箱滑移齿轮在啮合位置上定位时，钢球进入轴上定位坑中。钢球的压力是由调整螺钉调整弹簧的压力决定的，旋动调整螺钉便可调整压紧力，调整后用锁圈锁住。

（2）操纵机构液压系统压力的调整 操纵机构液压系统的压力不应在操纵手柄处在停止位置时调整，最好在空档位置时调整。调整时打开主轴箱上盖，起动主轴，调节弹簧松紧即可调整压力，压力值应调整在1.6～2.0MPa之间。

三、液压操纵变速系统的常见故障与排除方法（见表3-6）