分(fen)析了(le)換向(xiang)沖擊機理(li)，摘要:對平面磨(mo)床的(de)換向(xiang)過程進行了(le)簡(jian)單地討論。并比較了(le)幾(ji)種常用換向(xiang)方(fang)法的(de)優缺點。最后，引出了(le)智能控制型(xing)換向(xiang)系統，提出理(li)想控制曲線的(de)概念。
關鍵詞:平面磨床
其工作臺的運動是連續往復式運動，平面磨床是一種機械加工常用機床。對運動平穩性、換向精度、換向頻率都有較高的要求。目前，平面磨床正向大型化、高速化發展，有些平面磨床的工作臺往復速度已經達到40耐而n[〕。大型高速平面磨床的運動慣性很大，當其換向時，就會導致背壓急劇升高，從而引起換向沖擊，這會對機床發生災難性的影響，所以換向平穩性問題已成為制約磨床工作速度和加工精度提高的重要因素。
1、換向沖擊的機理
由于在其液壓系統中，當液壓傳動平面磨床換向時。換向閥閥口瞬時關閉，油路突然斷開，使得回油腔的油液無法排泄。
m和v越大，可以看出。動能就越大，換向沖擊也就越大。對于大慣量高速運行的平面磨床來說，其換向沖擊是巨大的這不僅影響了機床的加工精度，而且也妨礙了正常運行與使用壽命。
2、常用液壓傳動換向方法分析
下面對它作一個簡單的分析對比。當前應用于平面磨床的液壓傳動換向方法很多。
2.1采用行程換向閥的換向方法
換向閥芯上聯出一拔桿，為采用行程換向閥換向。利用工作臺上的行程擋塊推動拔桿來實現自動換向。工作臺慢速運動時，當換向閥到達中間位置，不管液壓缸左右兩腔或是都通壓力油、或是都通回油、或是都封閉，這時，液壓缸兩腔沒有液壓力推動，都會使工作臺運動停止，因而換向閥不能到達另一端，也就出現了所謂“死點”;另外當工作臺高速運動時，擋塊推動拔桿使換向閥變換方向非常快，液壓缸的一腔壓力突然由工作壓力p降低到0另一腔則由0突然上升到p這就出現了極大的換向沖擊。目前這種系統應用在小型磨床上的比較多。
2.2采用電磁換向閥的換向方法
由行程擋塊推動行程開關發出換向信號，行程換向閥改為電磁換向閥的換向方法。使電磁鐵動作推動滑閥換向，可以防止“死點”但它一種開關型液壓閥，根據指令瞬間開啟或閉合，即瞬時接通或切斷回油通道，這樣的液壓換向系統在換向時會有很大的沖擊發生。
2.3采用電液換向閥的換向方法
再由控制油推動主閥換向。先導閥沒有換向前，用電液換向閥替換電磁換向閥便構成了一種新的換向方法。電液換向閥由先導閥電磁滑閥和主閥液動滑閥組成。此系統是通過先導閥換向切換控制油路。控制油路的油流方向不改變，換向閥總保持在原來的一端，主油路方向不改變，工作臺總是可以繼續前進。一旦控制油路切換了方向，主閥閥芯就依照事先調定的速度移動到另一工作位置，主油路方向改變，工作臺也就換向運動，防止了換向“死點”
這(zhe)樣(yang)大慣量工(gong)作臺的動能(neng)(neng)就可(ke)以通(tong)過節(jie)流作用轉化(hua)為熱能(neng)(neng)而(er)被消(xiao)耗(hao)，電液(ye)換(huan)向(xiang)(xiang)(xiang)閥主閥的控制油口大小是可(ke)調(diao)的即換(huan)向(xiang)(xiang)(xiang)時間△t可(ke)以延長。能(neng)(neng)夠有(you)效地(di)減(jian)小換(huan)向(xiang)(xiang)(xiang)沖擊，因(yin)此這(zhe)種換(huan)向(xiang)(xiang)(xiang)方法在(zai)很長時間內(nei)居(ju)于(yu)主導地(di)位。但(dan)其換(huan)向(xiang)(xiang)(xiang)參數只能(neng)(neng)事先調(diao)定(ding)，不(bu)能(neng)(neng)根(gen)據(ju)工(gong)況的改變而(er)改變，這(zhe)對工(gong)況隨時改變的系(xi)統來說，不(bu)可(ke)能(neng)(neng)實現理(li)想的換(huan)向(xiang)(xiang)(xiang)。
3、電液比例換向系統
工況改變的情況下，上述換向方法都是主動控制型換向。無法適應新工況對換向的要求，另外都會發生一定的換向沖擊。于是采用電液伺服閥并實行閉環控制的液壓換向系統應運而生。這種系統是一種智能控制換向系統，由微型計算機實現對其換向機構的自動化控制。該方案既充分利用了電液伺服閥的各種優點，又可將多種成熟的微機控制技術應用到系統上。這種液壓換向系統換向精度很高，而且沖擊較小，使得大型高速平面磨床的換向平穩性得到極大的提高。
所以這種換向系統一般只適用于較高精度要求的系統中。但因電液伺服閥結構復雜、造價高且抗污染能力差。
研究將電液比例閥引人大型高速平面磨床的液壓換向系統中。電液比例閥是介于開關型的液壓閥與伺服閥之間的一種液壓元件。除了控制精度及響應快速性方面還不如伺服閥外，因此。其它方面的性能和控制水平與伺服閥的相當，其動、靜態性能足以滿足大多數工業應用的要求，而且其抗污染性強且造價低。
4、控制(zhi)戰略的研究
換向閥主閥芯的運動規律對于換向沖擊和換向性能有決定性的作用，換向過程中。稱這種閥芯運動規律為控制曲線。對于電液比例換向系統的設計來說，最重要的就是控制曲線的選定。而控制策略的研究，也就是尋找一條理想控制曲線，使得電液比例換向系統實現平穩無沖擊換向。通常的適用條件下，理想控制曲線是一條光滑的高次曲線，換向初始時刻加速度由0逐漸增加，消除了激進等減速曲線在開始時加速度突變而產生的沖擊。然后加速度取得最大值，實現快速減速，當速度快接近0時候，加速度減小，平穩過渡到0這種曲線很好地克服了激進等減速曲線的局限性，而且還解決了提高工作速度與提高換向精度之間的矛盾。無論換向時的初速度有多大，只要控制液壓缸依照理想曲線運動，理論上就能在換向終點實現零沖擊和零誤差。
人們都希望機床實現理想換向。所謂理想換向是指，任何工況下，機床速度都可以依照某一理想曲線無突變的光滑減小，閥門關閉瞬間，速度剛好減為零，即動能全部轉化為熱能被損耗。理想的換向過程是無沖擊的系統中的換向方式和換向控制參數對換向沖擊有決定性的作用，平面磨床采用液壓傳動。設計新的液壓換向系統已迫在眉睫。下面從換向方法和控制策略的角度來討論磨床的換向沖擊問題。
與采用電液伺服閥的液壓換向系統工作原理類似，采用電液比例閥的液壓換向系統。通過微機輸入控制比例閥閥芯的開度大小，來實現對平面磨床工作臺的運動位移或速度的控制，而進行換向的這種系統的閥芯位移是由微機輸人的控制曲線來調節的所以能夠實現適時對比例閥閥芯開度大小進行調節，能適應各種不同的工作情況。平面磨床采用該液壓換向系統進行換向時，配合以理想控制曲線便能實現理想的平穩無沖擊換向過程。此過程中，工作臺的動能同樣是通過節流作用轉化為熱能而消耗的對于大型高速平面磨床來說，該換向系統具有很高的使用價值。 配合理想控制曲線，平面磨床采用電液比例閥的液壓傳動換向系統。實現了以主動減小流量來降低速度，最終達到平穩無沖擊換向的目的----一種智能控制型換向系統，工況改變的情況下也能實現理想換向。這種液壓傳動換向系統對輸出的位移或速度實現了很好的智能化控制，使得換向過程具有一定的可控制性，因而有非常廣泛的應用范圍
