氣動工藝在數控機床中的應用及發展

   時間:2014-03-12 03:13:09
氣動工藝在數控機床中的應用及發展簡介
機床工業向機械工業提供「工作母機」,是機械工業的基礎。現代機床工業的主流產品是數控機床,它彙集了多種學科最先進的技術,具有高效率、高精度、高自動化和高柔……
氣動工藝在數控機床中的應用及發展正文

機床工業向機械工業提供「工作母機」,是機械工業的基礎。現代機床工業的主流產品是數控機床,它彙集了多種學科最先進的技術,具有高效率、高精度、高自動化和高柔性的特點,並正向智能化、集成化方向發展,是當代機械製造業的基礎和核心。
 
氣動技術,全稱氣壓傳動與控制技術,是生產過程自動化和機械化的最有效手段之一,具有高速高效、安全長壽、低成本、易維護、防過載等優點,在工業部門的許多領域中,正得到越來越廣泛的應用。
在數控機床中,由於易實現高頻率換向、可大範圍調速、節省空間體積、簡化機床結構等特點,氣動技術主要應用於以下裝置中:
 
1、機床部件的移動,主要用於進給運動傳動,如主軸、工作台的移動等。
2、數控機床中的輔助裝置中,如固定循環、自動換刀、工作台的夾緊鬆開、自動門的開合、吹氣、工件夾緊、工件的自動上、下料、搬送堆放等處,可以縮短加工輔助時間,減輕工人勞動強度,充分發揮數控設備的高效性能。
3、自動吹屑,如工件、交換工作台、工具定位面等處。
4、運動部件的平衡,如主軸箱的重力平衡、機械手、刀庫的平衡裝置等。
5、檢測功能,如工件位置的確認、刀具缺損的確認等。
 
由於機床的工作現場環境一般較為複雜苛刻,尤其是冷卻液飛濺的氛圍,如果使用了不適當的氣動元件,往往會出現不正常現象,而數控機床通常是集機械、電氣、液壓、氣
動等干一體的加工設備,組成機床的各部分之間具有密切的聯繫,其中任何一部分發生故障均會影響其他部分的正常工作,大型數控機床內有成千上萬隻元器件,故障的檢查、維修難一向是最棘手的問題之一,因此,在機床的氣動設計與應用中,一定要選用可靠的、切合實際的廠家與產品。
 
諾冠公司(NORGREN)為瑞士某公司的加工中心提供的自動換刀的解決方案,使用了根據機床行業設計的ISO/VDMA的氣缸用於選刀與換刀,該氣缸獨特之處在於其活塞桿材質採用奧氏體不鏽鋼,耐蝕、耐熱、力學性能好,活塞桿密封採用防水防油的特殊密封件,保證了氣缸的長期無故障使用;而控制氣缸動作的電磁閥則採用了符合ISO標準的精密密封滑柱閥,該閥的滑柱閥套經硬質陽極氧化處理,摩擦小、切換快、且具有IP65的防塵防水等級,可實現長期無故障使用。
 
諾冠公司(NORGREN)為某加工中心應用實例,採用Norgren的專利產品,兩個Twin-Lintra無桿氣缸進行自動門的開合,這種無桿氣缸具有雙滑台、雙行程的特點,安裝空間僅需一般氣缸四分之一、速度可達2米/秒、往複行程推力平衡、速度均一,實現了最高的靈活性與省空間性。
 
 隨著國內機床的急速增長,生產自動化水平的不斷提高,氣動技術在機床行業的發展趨勢將主要表現在以下幾個方面:
一、標準化
為了便於緊急維護維修,現在的用戶一般會要求產品具有可替換性,甚至連安裝件也都要求標準件,因此,符合ISO、VDMA、NFE等標準的產品將持續穩定增長。
 
二、無油化、更環保
國外設備普遍採用由過濾器、減壓閥和不供油潤滑的閥、氣缸等組成的無給油潤滑氣動系統,這種系統在元件需要潤滑處預先封入潤滑脂,無需油霧器,可長時間工作而不需補充潤滑脂,可降低油耗、改善環境、成本低、維修方便、性能穩定。
 
三、緊湊化、模塊化、集成化
現在的設備要求在有限的空間內實現更多的功能,因此對於氣動元件的尺寸也要求越來越緊湊、集成,促使了大量新產品的研發與製造,例如諾冠公司(NORGREN)的Twin-Lintra無桿氣缸(見圖3),所需安裝空間僅為一般氣缸四分之一;又VM系列閥島(見圖4),寬度僅10mm的閥體可提供430L/min的流量,可2~20位集成,多種功能、壓力可集成使用,是複雜控制的未來趨勢。
四、智能化、網路化
伴隨著數控機床的智能化、網路化的發展趨勢,應用於機床行業的氣動技術的智能化、網路化也就成為必然,以諾冠公司(NORGREN)的SMART系列產品為例:SMART氣缸(見圖5)是智能型氣缸的集大成者,內置電磁閥、速控閥,提供Fieldbus及ASI介面,而且還符合ISO/VDMA標準,具有IP66防護等級、最高速度可達1.5米/秒;SMART三聯件(見圖6)則使空氣處理系統的自我診斷成為可能,大多數氣動系統的故障因空氣處理系統而起,SMART三聯件有效地解決了這一問題,它可以對氣動系統進行持續的監控並隨時通過Fieldbus及ASI連接顯示相關數據,告知何時需要更換濾芯、潤滑油,壓力狀態是否正常、記錄使用時間,從而使故障率達到最低、減少維護維修成本,提高正常運行時間和生產能力。
五、高壽命、高可靠性
降低故障率的最有效方法是使用可靠性好、壽命長的產品,如上文所提到的精密密封滑柱閥,採用間隙密封,滑柱閥套經硬質陽極氧化處理,使用壽命可達兩億次以上,還有IP65的防塵防水等級,可實現長期無故障使用,就是此類產品的典範。

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