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技术领域

本发明涉及机械设备领域，特别涉及用于加工机床的换向系统。

背景技术

换向阀是具有两种以上流动形式和两个以上油口的方向控制阀，是实现液 压流的沟通、切断和换向，以及压力卸载和顺序动作控制的阀门。先导阀是为 操纵其他阀或元件中的控制机构而使用的辅助阀。换向阀由于流量微调特性， 操作和替换简单，因此在工程中得到广泛应用。但容易受到负载变化的影响， 且中位回油的能耗大，操作灵敏度过高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明提供 了一种用于加工机床的换向系统。所述技术方案如下：

本发明的一个目的是提供了一种用于加工机床的换向系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于加工机床的换向系统，所述换向 系统包括：

液压缸，所述液压缸内设置有活塞，所述活塞将所述液压缸分隔成彼此并 排设置的第一液压腔和第二液压腔；

换向阀，所述换向阀包括设置在所述换向阀的内腔中的换向阀推动阀芯， 且所述换向阀分别与所述第一液压腔和所述第二液压腔连通；

先导阀，所述先导阀包括设置在所述先导阀的内腔中的先导阀推动阀芯、 与所述先导推动阀芯连接的推动阀杆，所述先导阀与所述换向阀彼此连通；

液压泵，所述液压泵与所述换向阀连通；

拨杆，所述拨杆的一端与所述与所述推动阀杆连接，所述拨杆的另一端设 置在所述加工机床上的挡铁的中间的空腔中，所述挡铁与所述活塞连接，所述 活塞通过所述挡铁和所述拨杆带动所述推动阀杆移动；

在使用时，通过所述先导阀的推动阀芯与所述换向阀的推动阀芯的移动以 实现所述所述液压缸中的活塞的换向。

具体地，所述换向阀包括第一油口、第二油口、第三油口、第四油口和第 五油口，所述第一油口设置在所述换向阀的第一端，所述第二油口、第三油口、 第四油口和第五油口均依次并排在所述换向阀的第一端与第二端之间，且所述 换向阀的第一端与第二端彼此相对设置。

进一步地，所述第一液压腔通过第一油路与所述换向阀的第三油口彼此连 接，所述第二液压腔通过第二油路与所述换向阀的第五油口彼此连接，所述换 向阀的第四油口通过第三油路与所述液压泵连接，

在所述换向阀的推动阀芯上设置有换向阀环形沉割槽，所述换向阀上设置 的各个油口通过所述换向阀环形沉割槽与所述换向系统中相应的油路连通。

进一步地，所述先导阀包括第一油口、第二油口、第三油口和第四油口， 所述先导阀的第一油口、第二油口、第三油口和第四油口沿所述推动阀杆的纵 长方向依次并排设置在所述先导阀的第一端与第二端之间，且所述先导阀的第 一端与第二端彼此相对设置。

具体地，所述先导阀的第一油口通过第四油路与所述换向阀的第一油口连 接，所述先导阀的第二油口通过第五油路与所述换向阀的第二油口连接，所述 先导阀的第四油口通过第六油路与所述换向阀的第六油口连接。

具体地，在所述先导阀的推动阀芯上设置有先导阀环形沉割槽，所述先导 阀上设置的各个油口通过所述先导阀环形沉割槽与所述换向系统中相应的油路 连通，

所述先导阀的第三油口为所述换向系统的出油口。

进一步地，当所述液压泵通过第三油路向所述换向阀注入液压时，所述液 压通过所述换向阀的打开的第三油口和第四油口将所述液压传递至所述第二油 路，之后通过第二油路将所述液压传递至所述第二液压腔中，实现活塞沿着所 述液压缸的纵长方向朝向所述液压缸的第一端移动，并通过所述挡铁和所述拨 杆带动所述推动阀杆朝向所述先导阀的第二端移动；

之后，所述第一液压腔中的所述液压通过第一油路传递至所述换向阀的打 开的第三油口，并依次通过所述换向阀的第三油口和第二油口将所述液压传递 至所述第五油路，之后第五油路中的液压依次通过先导阀的第二油口和第三油 口流出所述换向系统。

进一步地，所述活塞通过所述挡铁和所述拨杆带动所述推动阀杆向所述先 导阀的第二端移动之后，所述推动阀杆带动所述推动阀芯朝向所述先导阀的第 二端移动以打开所述先导阀的第一油口并关闭第三油口，来自所述先导阀的第 三油口的所述液压流至所述先导阀的第一油口，并通过第四油路流至所述换向 阀的第一油口中以推动所述换向阀的推动阀芯朝向所述换向阀的第二端移动。

进一步地，当所述换向阀的推动阀芯朝向所述换向阀的第二端移动并与所 述换向阀的第二端接触时，所述换向阀的推动阀芯封闭所述换向阀的第四油口 和第五油口之间通道，来自于所述液压泵的液压通过所述第三油路流至所述换 向阀的第四油口中，并依次通过换向阀的第四油口和第三油口流入所述第一油 路中，并通过第一油路流至所述第一液压腔中，以实现所述活塞沿着所述液压 缸的纵长方向朝向相对于所述液压缸的第一端设置的第二端移动，同时所述活 塞通过所述挡铁和拨杆带动所述先导阀的推动阀杆朝向所述先导阀的第一端移 动，并带动所述先导阀的推动阀芯打开所述先导阀的第四油口；

且所述第二液压缸中的液压通过所述第二油路流至所述换向阀的第五油口 中，之后通过换向阀的第六油口流至所述第六油路中，最后通过先导阀的第三 油口流出所述换向系统。

进一步地，在所述第四油路上设置有单向阀，所述单向阀的进液端口与所 述先导阀的第一油口连通，所述单向阀的出液端口与所述换向阀的第一油口连 通；

在所述先导阀的第三油口处设置有节流阀；

所述先导阀的推动阀芯和换向阀的推动阀芯的台肩部均设置为圆锥形截面。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明提供的用于加工机床的换向 系统能使液压缸获得很高的换向位置精度，且换向平稳可靠，灵敏无冲击。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的用于加工机床的换向系统的结构示意图；

图2是图1所示的换向阀的结构示意图；

图3是图1所示的先导阀的结构示意图。

其中，100用于加工机床的换向系统，10液压缸，11第一液压腔，12第二 液压腔，13活塞，14液压缸的第一端，15液压缸的第二端，20换向阀，21换 向阀推动阀芯，22换向阀的第一油口，23换向阀的第二油口，24换向阀的第三 油口，25换向阀的第四油口，26换向阀的第五油口，27换向阀的第六油口，281 第一换向阀环形沉割槽，282第二换向阀环形沉割槽，28换向阀的第一端，29 换向阀的第二端，30先导阀，31先导阀推动阀芯，32推动阀杆，33先导阀的 第一油口，34先导阀的第二油口，35先导阀的第三油口，351节流阀，36先导 阀的第四油口，37先导阀的第一端，38先导阀的第二端，391第一先导阀环形 沉割槽，392第二先导阀环形沉割槽，393第三先导阀环形沉割槽，40液压泵， 50拨杆，60挡铁，61挡铁的空腔，71第一油路，72第二油路，73第三油路， 74第四油路，741单向阀，75第五油路，76第六油路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明 实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，其示出了根据本发明的一个实施例的用于加工机床的换向系统 100。换向系统100包括：液压缸10、换向阀20、先导阀30、液压泵40和拨杆 50。具体地，在液压缸10内设置有活塞13，通过活塞13将液压缸10分隔成了 彼此并排设置的第一液压腔11和第二液压腔12。换向阀20包括设置在换向阀 20的内腔中的换向阀推动阀芯21，且换向阀20分别与第一液压腔11和第二液 压腔12连通。先导阀30包括设置在先导阀30的内腔中的先导阀推动阀芯31、 与先导阀推动阀芯31连接的推动阀杆32，先导阀30与换向阀20彼此连通，且 液压泵40与换向阀20彼此连通。拨杆50的一端与推动阀杆32连接，拨杆50 的另一端设置在加工机床上的挡铁60的中间的空腔61中，挡铁60与活塞13 连接，活塞13通过挡铁60和拨杆50带动推动阀杆32移动。在使用时，通过 先导阀推动阀芯31与换向阀推动阀芯21的移动以实现液压缸10中的活塞13 的换向。

具体参见图2，换向阀20包括第一油口22、第二油口23、第三油口24、 第四油口25、第五油口26和第六油口27。具体地，换向阀20的第一油口22 设置在换向阀20的第一端28，换向阀20的第二油口23、第三油口24、第四油 口25、第五油口26和第六油口27均依次并排在换向阀20的第一端28与第二 端29之间，且换向阀20的第一端28与第二端29彼此相对设置。

具体地，结合图1和图2所示，第一液压腔11通过第一油路71与换向阀 20的第三油口24彼此连接，第二液压腔12通过第二油路72与换向阀20的第 五油口26彼此换向阀20上设置的各个油口通过换向阀环形沉割槽28与换向系 统100中相应的油路连通。换向阀20的第四油口25通过第三油路73与液压泵 40连接。在本发明的一个示例中，在换向阀推动阀芯21上设置有第一换向阀环 形沉割槽281和第二换向阀环形沉割槽282。第一换向阀环形沉割槽281和第二 换向阀环形沉割槽282通过换向阀20的移动以实现将换向阀20上的第一油口 22、第二油口23、第三油口24、第四油口25和第五油口26分别与换向系统100 中的各个油路彼此连通，从而实现换向系统100中油路的换向，进而实现活塞 运动的换向。当然本领域技术人员可以明白，换向阀20上的环形沉割槽可以根 据需要将其设置为1个、3个或者更多个。

参见图3，先导阀30包括第一油口33、第二油口34、第三油口35和第四 油口36。第一油口33、第二油口34、第三油口35和第四油口36沿先导阀推动 阀杆32的纵长方向依次并排设置在先导阀30的第一端37与第二端38之间， 且先导阀30的第一端37与第二端38彼此相对设置，其中先导阀30的第三油 口35为换向系统100的出油口，且在先导阀30的第三油口35处设置有节流阀 351。具体结合图1和图3所示，先导阀30的第一油口33通过第四油路74与 换向阀20的第一油口22连接，先导阀30的第二油口34通过第五油路75与换 向阀20的第二油口23连接，先导阀30的第四油口36通过第六油路76与换向 阀20的第六油口27连接。

在本发明的一个示例中，在先导阀推动阀芯31上设置有第一先导阀环形沉 割槽391、第二先导阀环形沉割槽392和第三先导阀环形沉割槽393，先导阀30 上设置的各个油口通过第一先导阀环形沉割槽391、第二先导阀环形沉割槽392 和第三先导阀环形沉割槽393与换向系统100中相应的油路连通。当然本领域 技术人员可以明白，先导阀30上的环形沉割槽可以根据需要将其设置为1个、 3个或者更多个。

在本发明的另一个示例中，在第四油路74上设置有单向阀741，单向阀741 的进液端口与先导阀的第一油口33连通，单向阀741的出液端口与换向阀20 的第一油口22连通。

在本发明的还一示例中，为了使得换向阀20和先导阀30的操纵灵敏度降 低，获得更好的调节性能，因此分别将先导阀推动阀芯31的台肩部311和换向 阀推动阀芯21的台肩部211均设置为圆锥形截面，这样还可以避免由于突然关 闭换向系统而引起的液压冲击。

下面通过详细叙述用于加工机床的换向系统100的工作原理来进一步说明 用于加工机床的换向系统100的具体结构。

换向系统100在换向过程可分为三个阶段：执行元件减速制动、短暂停留 和反向启动。它是通过阀心与其相对位置变化来实现的，不同的换向阀，其换 向性能不尽相同。所谓行程制动换向是指开始换向到完成换向过程，执行元件 的运动行程是不变的。

在换向系统100中的换向回路主要由机动先导阀30和主油路液动主换向阀 20所组成。其特点是机动先导阀30不仅对控制油液起作用，还参与工作台换向 制动过程的控制。具体如图1所示，当加工机床的工作台(未示出)向右运动 时，挡铁60拨动拨杆50，使先导阀30左移，其右端的制动锥面T逐渐关小回 油口，使液压缸10的回油阻力增大，对液压缸10产生制动作用。当回油通道 极小，工作台的动速度极低时，主油路液动主换向阀20的控制油路开始切换， 使主阔心左移，导致工作台停止运动并换向。显然，从其换向过程可知，不论 工作台原来运动速度如何，总是在机动先导阀推动阀芯31移动一定距离，即工 作台移动某一确定行程之后，主油路液动主换向阀20才开始换向。

行程控制制动式是指从发出换向信号到工作部件制动、停止这一过程中， 工作部件所走过的行程基本上是一定的。其主要特点是液压缸10的回油经过主 油路液动主换向阀20后，还需再经过机动先导阀30后才能经由出口节流阀351 排回油箱(未示出)。当主油路液动主换向阀20处于图1中的左端时，液压泵 40的压力油经单向阀进入液压缸10的右腔，故液压缸10的活塞13向左运动。 当活塞达到左端终点时，与活塞13相连的挡铁60碰到拨杆50，拨动机动先导 阀30向右移动。这时主回油路通过机动先导阀30的油口逐渐减小，使活塞13 得到制动。当挡铁60通过拨杆50使机动先导阀30向右移动到油口接近关闭时， 通向主油路液动主换向阀20左端的控制油口被打开，这时控制油经机动先导阀 30、单向阀741进入主油路液动主换向阀20的左腔，使阀芯右移。活塞行程的 极端位置就是当机动先导阀30的油口完全封闭的位置。这时活塞13运动完全 停止。因此采用这种方式，不论活塞原来运动速度的快慢如何，机动先导阀1 总是移动大致一定的行程后液压缸就停止运动。这就是本发明行程控制制动式 换向回路。

本发明中的行程制动换向可以分为制动、端点停留和反向启动三个阶段。 工作台制动又可分为预制动和终制动两个步骤：第一步用机动先导阀心的制动 锥面关小液压缸回油路，使工作台减速，实现预制动；第二步液动主换向阀在 控制压力油作用下移到中间位置，此时液压缸两腔同时通压力油，工作台停止 运动，实现终制动。这样做可以避免换向过程产生冲击，换向平稳。从主阀心 在中间位置到主阀心移至另一端，使工作台反向启动的这一阶段为工作台在端 点停留阶段。停留时间的长短可由液动主换向阀两端的节流阀或调节。主油路 液动主换向阀20最核心和最基本的部件是阀芯和阀套，阀套上开有多个环形沉 割槽，这些环形沉割槽分别与外部油路连通。阀芯上有一系列凸肩，阀芯在阀 套内移动时，台肩时而遮蔽沉割槽时而打开，使沉割槽之间形成不同的通断关 系，达到控制改变流道通断关系的目的。

结合图1至图3所示，具体地，当液压泵40通过第三油路73向换向阀20 注入液压时，此时换向阀推动阀芯21的一端与换向阀20的第一端28相接触， 从而使得第二换向阀环形沉割槽282与第三油口24和第四油口25连通，使得 第三油口24和第四油口25为打开状态；之后液压通过换向阀20中处于打开状 态的第三油口24和第四油口25将液压传递至第二油路72中；然后通过第二油 路72将液压传递至第二液压腔12中，实现活塞13沿着液压缸10的纵长方向 朝向液压缸的第一端14移动，并通过挡铁60和拨杆50带动推动阀杆32朝向 先导阀30的第二端38移动。

同时，第一液压腔11中的液压通过第一油路71传递至换向阀20中，此时 换向阀20的第一换向阀环形沉割槽281与第三油口24和第二油口23连通，使 得液压依次通过处于打开状态的换向阀的第三油口24和第二油口23并将液压 传递至第五油路75，之后第五油路75中的液压被传递至先导阀30中。

此时先导阀30中的第一先导阀环形沉割槽391与第二油口34和第三油口 35连通，使得液压依次通过先导阀30的第二油口34和第三油口35流出换向系 统100。

在活塞13通过挡铁60和拨杆50带动推动阀杆32向先导阀的第二端38移 动之后，推动阀杆32带动推动阀芯31朝向先导阀30的第二端38移动，使先 导阀30的阀芯离开先导阀的第一油口33，以打开先导阀的第一油口33；同时 第一先导阀环形沉割槽391和第二先导阀环形沉割槽392之间的先导阀推动阀 芯部分将第三油口35关闭，来自先导阀的第三油口35的液压流至先导阀的第 一油口33，并通过第四油路74流至换向阀的第一油口22中以推动换向阀的推 动阀芯21朝向换向阀的第二端29移动。

当换向阀的推动阀芯21朝向换向阀的第二端29移动并与换向阀的第二端 29接触时，第一换向阀环形沉割槽281与第二换向阀环形沉割槽282之间的换 向阀推动阀芯21中的部分将换向阀的第四油口25和第五油口26之间通道封闭。 这样来自于液压泵40的液压通过第三油路73流至第四油口25中，并依次通过 第四油口25和第三油口24流入第一油路71中；之后通过第一油路71流至第 一液压腔11中，以实现所述活塞13沿着液压缸10的纵长方向朝向相对于液压 缸的第一端14设置的第二端15移动，同时活塞13通过挡铁60和拨杆50带动 先导阀的推动阀杆32朝向先导阀的第一端37移动，并带动先导阀推动阀芯31 通过第三先导阀环形沉割槽393连通先导阀的第四油口36，从而使先导阀的第 四油口36处于打开状态。

与此同时，第二液压缸12中的液压通过第二油路72流至换向阀的第五油 口26中，之后通过换向阀的第六油口27流至第六油路76中，最后通过先导阀 的第三油口35流出所述换向系统100。

在本发明的一个示例中，在换向系统100中设置单向阀的目的在于限制各 个油路中的液流只沿管道的一个方向通过而反向被截止。在换向系统100中设 置节流阀的作用为在驱动回路上设有节流阀，排油经节流阀流回油箱。可以通 过调节节流阀的开度，以改变流出液压缸的流量，从而改变液压缸的速度。

由此可见，本发明这种换向方式，能使液压缸获得很高的换向位置精度， 但由于运动部件的制动行程基本一致，所以初始运动速度越大，制动时间就越 短，二者的综合作用使得冲击随速度增大而迅速增大。因此这种方式主要适用 于运动速度不高，而换向精度要求较高的场合，且特别适用于外圆磨床加工阶 梯轴等的需要。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明提供的用于加工机床的换向 系统能使液压缸获得很高的换向位置精度，且换向平稳可靠，灵敏无冲击。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。