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6.1 液压与气压传动简介
压传动用直动式溢流阀的结构原理和图形符号。 溢流阀的作用一是稳定液压系统中某一点(溢流阀的进口)处
的压力，实现稳压、调压、限压、产生背压、卸荷等作用， 二是在系统中起安全作用。 (2)流量控制阀 流量控制阀是通过改变阀口的通流面积来改变流量从而调节 执行元件速度的控制阀。液压与气压传动中使用的流量控制 阀应满足如下要求;具有足够的调节范围和调节精度;温度和 压力的变化对流量的影响要小;调节方便，泄漏小，液压传动 用流量控制阀应能保证稳定的最小流量。常用的流量控制阀 有普通节流阀、调速阀、溢流节流阀等。
基本回路按其在液压系统中的功能可分为压力控制回路、速 度控制回路、方向控制回路和多执行元件动作控制回路等。 本节主要对前3类回路中的基本知识进行简要介绍。
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6.2 数控机床上液压系统的构成及 其回路
6 .2.1 压力控制回路
压力控制回路的功能是利用压力控制元件来控制整个液压系 统(或局部油路)的工作压力，以满足执行元件对力(或力矩)的 要求，或者达到合理利用功率、保证系统安全等目的。
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6.1 液压与气压传动简介
(或称摆动马达)用以实现小于360º的转动，输出转矩和角速度。 (2)液压马达 液压马达属液压执行元件，它将输入液体的压力能转换成机
械能，以扭矩和转速的形式输送到执行机构做功，输出的是 旋转运动。 液压马达按液压马达的额定转速分为高速和低速两大类，高 速液压马达主要特点是转速较高、转动惯量小，便于启动和 制动，调速和换向的灵敏度高，低速液压马达的主要特点是 排量大、体积大、转速低，可直接与工作机构连接，简化传 动机构。按其结构类型可分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其 他形式。
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6.1 液压与气压传动简介
如图6-3所示为简单节流阀的结构图，其中图6-3 ( a)为液压传 动用阀，图6-3(b)为气压传动用阀。
(3)方向阀 方向控制阀是控制液压、气压传动系统中必不可少的控制元
件，它通过控制阀口的通、断来控制液体流动的方向，主要 有单向控制阀和换向控制阀两大类，单向阀主要用于控制油 路单向接通;分隔油路，防止油路间的干扰;做背压阀使用等; 换向阀主要是借助于阀芯和阀体之间的相对移动来控制油路 的通、断关系，改变油液的流动方向，从而控制执行元件的 运动方向。
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6.1 液压与气压传动简介
如图6-4所示为普通单向阀的结构原理图和图形符号，其中图 (a)为液压传动用阀，图(b)为气压传动用阀，图(c)为图形符号。
4.辅助装置 辅助装置是指对工作介质起到容纳、净化、润滑、消声和实
现元件之间连接等作用的装置，如油箱、管件、过滤器、分 水滤气器、冷却器、油雾器、消声器等。它们对保证系统稳 定、可靠地工作是不可缺少的。 5.传动介质 传动介质是用来传递动力和运动的工作介质，即液压油或压 缩空气，是能量的载体。
装置结构简单，工作速度快和动作频率高，适合于完成频繁 启动的辅助工作。过载时比较安全，不易发生过载损坏 机件等事故。但其缺点是需要配置液压泵和油箱，传动介质
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6.1 液压与气压传动简介
易泄漏、不适于遥控、系统安装困难、故障不易诊断等。气 液压传动主要具有以下几方面的优点。 ①工作介质是空气，因此处理方便，不存在介质变质及补充 问题，对环境无污染。 ②空气砧度小，在管路中的能量损失小，适于远程传输及控 制。 ③所需工作压力低，元件的材料和制造精度要求低，成本低。 ④工作适应性强，能在各种恶劣环境下正常工作。 ⑤结构简单、轻便，使用安全。 表6-3列出了液压与气压传动和其他传动的性能比较，由此可 看出其传动的具体性能。
6.2 数控机床上液压系统的构成及 其回路
至溢流阀的调定压力时，溢流阀开启溢流，便使系统压力基 本维持在溢流阀的调定压力上;当系统工作压力低于溢流阀的 调定压力时，溢流阀关闭，此时系统工作压力取决于负载的 情况。这里，溢流阀的调定压力必须大于执行元件的最大工 作压力和管路上各种压力损失之和，用做溢流阀时可达5%10%;用做安全阀时可达10%~20%。
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6.2 数控机床上液压系统的构成及 其回路
①单作用增压回路。如图6-7 (a)所示，此回路利用单作用增 压缸来增压。图示位置时，液压泵供给增压缸大活塞腔以较 低的压力油，在小活塞腔即可输出较高的压力油;电磁换向阀 1换位后，增压缸活塞返回，高位辅助油箱2经单向阀3向小活 塞腔补油。所以此回路只能实现间歇增压。
液压缸3和单向阀4,5组成手动液压泵，液压缸6和活塞7组成 升降液压缸。需要千斤顶工作时，向上提起杠杆1则活塞2被 提起，液压缸3下腔中压力减小，单向阀,5关闭，单向阀4导 通，油箱里的油液被吸人到液压缸3中，这是吸油过程;随后， 压下杠杆1，活塞2下移，液压缸3下腔中压力增大，迫使单向 阀4关闭，单向阀,5导通，高压油液经油管11流人液压缸6的 下腔中，推动活塞7向上移动，这是压油过程。如此反复操作 便可将重物8提升到需要的高度。在此过程中，控制阀9
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6.1 液压与气压传动简介
③液压传动能在运行过程中进行无级调速，且调速的范围相 当宽，可达1:2000。
④液压元件能自行润滑，使用寿命长。 ⑤因为液压元件已实现标准化、系列化和通用化，所以液压
传动系统的设讨制造变得较为容易。 ⑥液压装置与机械装置相比更易实现直线运动。 2.气压传动的优点 气动装置的气源容易获得，机床可以不必再单独配置动力源，
6.2 数控机床上液压系统的构成及 其回路
可起到调压作用。 2.减压回路 减压回路的功能是在单泵供油的液压系统中，使某一条支路
获得比主油路工作压力还要低的稳定压力。例如，辅助动作 回路、控制油路和润滑油路的工作压力常低于主油路的工作 压力。 常见的减压回路如图6-6所示。在与主油路相并联的支路上串 接减压阀2，使这条支路获得较低的稳定压力。主油路的工作 压力由溢流阀1调定;支路的压力由减压阀2调定，减压阀2的 调压范围在0. 5MPa至溢流阀的调定压力之间。单向阀3的作 用是，如果主油路压力降低(低于减压阀的调整压力)时，可
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6.2 数控机床上液压系统的构成及 其回路
防止油液的倒流。需要注意的是，当支路上的工作压力低于 减压阀的调定压力时，减压阀不起减压作用，处于常开
状态。 由于减压阀工作时有阀门的压力损失和泄漏引起的容积损失，
所以减压回路总有一定的功率损失。故人流量回路不宜采用 减压回路，而应采用辅助泵低压供油。 3.增压回路 当液压系统中某一支路需要压力很高、流量很小的压力油， 若采用高压泵不经济，或根本没有这样高压力的液压泵时， 就要采用增压回路来提高压力。
②远程调压回路。在先导式溢流阀的遥控口接一远程调压阀 (小流量的直动式溢流阀)，即可实现远距离调压，如图6-5 ( b ）所示。远程调压阀4可以安装在操作方便的地方。由于 远程调压阀4是与主溢流阀3中的先导阀并联，故先导阀的调 定压力须大于远程调压阀的调定压力，这样，远程调压阀才
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6.1 液压与气压传动简介
处于截止状态。打开控制阀9，则液压缸6下腔中的油液在重 物作用下排回油箱。
2.气压传动的工作原理 如果将图6-1所示系统中的油液换成空气，去掉油箱及与之相
连的油管，将液压缸改为气缸，那么该系统便可视为一个气 压传动系统。生活中常用的打气简，就与活塞2的工作原理完 全相同。 通过以上的分析不难看出，液压与气压传动是以密封容积中 的受压工作介质来传递动力和运动的。它先将机械能转换成 工作介质的压力能，通过由各种元件组成的控制回路实现能 量的控制与调节，最终将传动介质的压力能还原为机械能，
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6.1 液压与气压传动简介
6.1.3 液压与气压传动的特点
1.液压传动的优点 液压及气压传动均属于流体传动，机构输出力大，机械结构
更紧凑、传递运动平稳，反应速度快，冲击小，能高速启动、 制动和换向，易于实现过载保护。而且其控制元件的标准化、 系列化和通用化程度较高。液压传动主要具有以下几方面的 优点。 ①在同等功率的情况下，液压装置的体积小、重量小、结构 紧凑。液压电动机的重量约为同功率电动机的1/6左右。 ②液压装置工作平稳、惯性小、反应快，易于实现快速启动、 制动，具有较高的换向频率。
第五章 数控机床的自动换刀装置
6.1 液压与气压传动简介 6.2 数控机床上液压系统的构成及其回
路 6.3 液压与气压传动系统在数控机床上
的应用
6.1 液压与气压传动简介
6.1.1 液压与气压传动的工作原理
1.液压传动的工作原理 如图6-1所示为液压传动的工作原理图。图中杠杆1、活塞2、
是把电动机输出的机械能转换成传动介质压力能的能量转换 装置。常见的类型有往复式、螺杆式、离心式等，如表6-2所 示为空气压缩机的类型与性能比较。
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6.1 液压与气压传动简介
2.执行装置 执行装置用于连接工作部件，将工作介质的压力能转换为工
作部件的机械能，常见的有进行直线运动的动力缸(包括液压 缸和气缸)和进行回转运动的液压马达、气马达。 (1)液压缸 液压缸是液压系统中的执行元件，它是一种把液体的压力能 转变为直线往复运动机械能的装置。它可以很方便地获得直 线往复运动和很大的输出力，结构简单、工作可靠，制造容 易，因此应用广泛，是液压系统中最常用的执行元件。液压 缸按结构特点的不同可分为活塞缸、柱塞缸和摆动缸三类， 活塞缸和柱塞缸用以实现直线运动，输出推力和速度;摆动缸
1.调压回路 调压回路的功能是控制系统的最高工作压力，使其不超过某
一预先调定的数值(即压力阀的调整压力)。 ①单级调压回路。如图6-5 (a)所示，它是最基本的调压回路。
溢流阀2与液压泵1并联，溢流阀限定了液压泵的最高工作压 力，也就调定了系统的最高工作压力。当系统工作压力上升