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2007

氣動技術在數控機床中的應用及發(fā)展

2025China.cn   2007年04月03日

  機床工業(yè)向機械工業(yè)提供“工作母機”,是機械工業(yè)的基礎?,F代機床工業(yè)的主流產品是數控機床,它匯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,并正向智能化、集成化方向發(fā)展,是當代機械制造業(yè)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(yōu)點,在工業(yè)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,由于易實現高頻率換向、可大范圍調速、節(jié)省空間體積、簡化機床結構等特點,氣動技術主要應用于以下裝置中:
1、機床部件的移動,主要用于進給運動傳動,如主軸、工作臺的移動等。
2、數控機床中的輔助裝置中,如固定循環(huán)、自動換刀、工作臺的夾緊松開、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(fā)揮數控設備的高效性能。
3、自動吹屑,如工件、交換工作臺、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。
 
  由于機床的工作現場環(huán)境一般較為復雜苛刻,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?,F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系,其中任何一部分發(fā)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只元器件,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(見圖1),使用了根據機床行業(yè)設計的ISO/VDMA的氣缸用于選刀與換刀,該氣缸獨特之處在于其活塞桿材質采用奧氏體不銹鋼,耐蝕、耐熱、力學性能好,活塞桿密封采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采用了符合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,采用Norgren的專利產品(見圖2、圖3),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臺、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、往復行程推力平衡、速度均一,實現了最高的靈活性與省空間性。
  
               圖一                                 圖二                       圖三

  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(yè)的發(fā)展趨勢將主要表現在以下幾個方面:
一、標準化
  為了便于緊急維護維修,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(xù)穩(wěn)定增長。
二、無油化、更環(huán)保
  國外設備普遍采用由過濾器、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(tǒng),這種系統(tǒng)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(huán)境、成本低、維修方便、性能穩(wěn)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,因此對于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(fā)與制造,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,是復雜控制的未來趨勢。
  
                                 圖四                                 圖五                                               圖六

四、智能化、網絡化
  伴隨著數控機床的智能化、網絡化的發(fā)展趨勢,應用于機床行業(yè)的氣動技術的智能化、網絡化也就成為必然,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接口,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(tǒng)的自我診斷成為可能,大多數氣動系統(tǒng)的故障因空氣處理系統(tǒng)而起,SMART三聯件有效地解決了這一問題,它可以對氣動系統(tǒng)進行持續(xù)的監(jiān)控并隨時通過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(tài)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,采用間隙密封,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,就是此類產品的典范。
  諾冠作為世界頂級的氣動產品供應商,在機床工業(yè)中具有大量的應用實例并提供解決方案。了解更多的諾冠公司產品和信息,歡迎訪問諾冠公司官方網站:


 

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