随机定位液压伺服滑台性能分析

　　0 引言

　　组合机床动力滑台的定位方式主要有三种:1)利用行程开关切换的/自由定位0;2)依靠档铁限位的/固定定位0;3)借助位移传感器的/程控定位0。这三种定位方式的共同特点是滑台的定位基准都设在滑座上,滑台与工件间的位置精度要通过夹具来保证。

　　近年来由于制造业的发展,零件结构日趋复杂,加工质量要求越来越高,上述常规滑台已不能满足很多特殊加工的需要。

　　如图1为某汽车发动机汽缸盖粗铣下平面的工序示意图。为了使发动机具有准确的压缩比,设计上要求保证燃烧室内K点和缸盖下平面间的位置尺寸40.5?0.10。根据缸盖结构特点,这道工序应以上平面和左侧面为定位基准,但由于工件是浇铸件,K点与上述表面间的位置误差很大,常规加工方法无法达到工艺要求。为此我们一种新型滑台,它能直接利用工件表面定位，从而能避免工件定位误差对加工的影响。由于滑台的定位点是跟随工件表面随机变化的,姑且称之为随机定位滑台。

　　1 工作原理及设计数据

　　如图1,反馈杆、滑台、工作台以及滑台导轨夹紧机构分别由四组液压缸驱动(液压图略),其动作循环为:反馈杆伸出y滑台快进(行程阀关闭)滑台慢进(反馈杆接触工件)滑台停止滑台导轨夹紧反馈杆缩回工作台工进停止滑台导轨放松滑台快退工作台快退。

　　图2为滑台液压系统原理图。滑台的进给运动分为三段:压力油经行程阀进入液压缸无杆腔,滑台快进。档铁压下行程阀切断快进油路,压力油经单向节流阀、伺服阀进入液压缸。此时伺服阀全开,滑台的速度主要由节流阀控制。

　　反馈杆接触工件,伺服阀关小并逐渐主导滑台速度直至阀口关闭运动停止。

　　2 性能分析

　　由上文知,反馈杆接触工件后伺服阀逐渐关小,接近零位时,系统从开环节流调速变为闭环位置控制。因滑台的定位精度取决于伺服系统,故本文只分析伺服系统的特性。

　　由于结构关系,滑台采用非对称液压缸驱动。非对称液压缸因结构不对称,使系统的流量和压力具有非对称性和非连续性,当X>0和X<0时,系统的性能是不一样的[1],因此分析这种系统不能直接套用对称液压缸的现成理论。事实上,系统的动态过程是储能元件吸收和消耗能量的过程,能量与运动方向无关,因此可以将某些力学参数在两个方向上折衷,取平均效应,如定义负载流量QL=1/2(Q1+ Q2),活塞平均面积Am=1/2(A1+A2)等。用这种方法可简化系统的数学模型,模型物理意义也更加明显,便于工程应用。

　　2.1 阀的零位偏移和零位阀系数