數(shù)控機(jī)床真空系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)
http://www.dcyhziu.cn 2007/6/27 源自:中華職工學(xué)習(xí)網(wǎng) 【字體：
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我所前幾年從國外引進(jìn)某型號(hào)數(shù)控精加工精機(jī)床數(shù)臺(tái)，被加工零件裝卡一直采用硬裝卡方式。去年我所開發(fā)的某系列產(chǎn)品中的一個(gè)關(guān)鍵零件需要在該機(jī)床上加工，因該工件為低強(qiáng)度薄壁件，不允許采用硬裝卡方式，需采用真空吸附的方式，故我們對該機(jī)床進(jìn)行了改造。設(shè)計(jì)了真空吸附控制系統(tǒng)，經(jīng)過一年的試用表明，基本能滿足使用要求，但效果不是太好。最近我們對真空系統(tǒng)進(jìn)行了進(jìn)一步的改造，使用效果非常好。它由真空泵提供真空源，在真空主管路上并聯(lián)多臺(tái)數(shù)控機(jī)床，實(shí)現(xiàn)多路真空吸附。為保證機(jī)床吸附口的真空穩(wěn)定性，原有系統(tǒng)采用每臺(tái)車床旁裝真空瓶的辦法，其體積較大，即不美觀又妨礙工人現(xiàn)場操作。改進(jìn)后在機(jī)房集中配置兩個(gè)真空瓶，機(jī)床旁采用真空減壓閥等一系列控制元件來提高真空的穩(wěn)定性。現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，性能安全可靠，操作簡單方便。
該真空吸附回路原理見圖1。真空表4用于監(jiān)測真空回路的真空值。當(dāng)真空泵端因故突然停止抽氣，真空下降時(shí)，帶管接頭單向閥3可快速切斷真空回路，保持吸盤內(nèi)的真空壓力不變，延緩吸吊工件脫落的時(shí)間，以便采取安全補(bǔ)救措施。
根據(jù)半精加工及精加工要求不同吸力的情況，可通過真空減壓閥5實(shí)現(xiàn)對吸盤內(nèi)真空度的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為O～-O.1MPa 。其調(diào)節(jié)方法為預(yù)先設(shè)定被吸工件所需真空度壓力值，然后將開關(guān)旋置于接通狀態(tài)，旋鈕式2位3通閥6旋到“吸”的位置，開始抽取真空。
因機(jī)房真空罐有足夠的容積，當(dāng)吸盤真空度達(dá)到減壓閥5的設(shè)定值時(shí)，真空將穩(wěn)定在該設(shè)定值。卸工件時(shí)將旋鈕式2位3通機(jī)控閥6旋到“卸”的位置，則與真空泵段自動(dòng)斷開，關(guān)閉進(jìn)氣端，開啟排氣端，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)真空破壞調(diào)速閥7控制放氣速度，從而控制卸工件的快慢。真空破壞調(diào)速閥7的排氣口安裝有消聲器8，可以降低噪音。
在機(jī)床吸盤與真空泵之間設(shè)置了真空過濾器9對油污、粉層起過濾作用，以防止真空系統(tǒng)中的元件受污染出現(xiàn)故障。
2 流量計(jì)算
已知各支路配管內(nèi)徑D為f7.5mm ，管長L為2m，查圖2得出配管容積V為0.0881。查圖3得出配管的有效截面積S為25mm2。
從切換閥到吸盤之間配管系統(tǒng)的最大流量達(dá)到真空度的63%時(shí)的吸著響應(yīng)時(shí)間達(dá)到真空度的95%時(shí)的吸著響應(yīng)時(shí)間T2=3T1=0.057min。
為了找出系統(tǒng)漏率，利用SMC(中國)有限公司的ZL112真空發(fā)生器代替真空泵聯(lián)接控制系統(tǒng)做吸取試驗(yàn)。系統(tǒng)顯示吸盤內(nèi)真空壓力只能達(dá)到-0.05MPa ，根據(jù)真空發(fā)生器的流量特性曲線查得吸入流量為15l/min，也就是單個(gè)系統(tǒng)漏率為15l/min。
系統(tǒng)由2臺(tái)15l/s、的真空泵提供，總流量口總為1800F15l/s�？紤]六臺(tái)車床同時(shí)工作的情況下每臺(tái)繃末支路上平均流量Q平
=285l/min>277.515l/s，即最終各支路流量可達(dá)285l/min，在響應(yīng)時(shí)間內(nèi)整個(gè)系統(tǒng)流量滿足需求�？烧{(diào)節(jié)截止閥的有效截面積設(shè)定其流量值為27.5l/min。當(dāng)某一支路泄漏而與大氣接通時(shí)，此支路的漏率即為277.5l/min，考慮其它五臺(tái)車床同時(shí)工作的情況下各支路的漏率為15+277.5/5 = 70.5l/min，每臺(tái)車床支路上平均流量Q平=Q總/5-口漏＝289.5l/min>277.5 l/min ，即各支路仍可保證截止閥設(shè)定的流量值，在響應(yīng)時(shí)間內(nèi)各系統(tǒng)流量滿足需求。因此當(dāng)其中某一支路
外購元器件都是選用SMC(中國)有限公司，其產(chǎn)品性能可靠，經(jīng)過使用證明整個(gè)控制系統(tǒng)操作簡單，方便。
1.真空源 2.軟尼龍管 3.單向閥 4.真空表 5.真空減壓閥 6.2位3通閥 7.真空破壞調(diào)速閥 8.消聲器 9.真空過濾器 10.機(jī)床吸盤
圖1 真空控制原理圖
該真空吸附回路原理見圖1。真空表4用于監(jiān)測真空回路的真空值。當(dāng)真空泵端因故突然停止抽氣，真空下降時(shí)，帶管接頭單向閥3可快速切斷真空回路，保持吸盤內(nèi)的真空壓力不變，延緩吸吊工件脫落的時(shí)間，以便采取安全補(bǔ)救措施。
根據(jù)半精加工及精加工要求不同吸力的情況，可通過真空減壓閥5實(shí)現(xiàn)對吸盤內(nèi)真空度的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為O～-O.1MPa 。其調(diào)節(jié)方法為預(yù)先設(shè)定被吸工件所需真空度壓力值，然后將開關(guān)旋置于接通狀態(tài)，旋鈕式2位3通閥6旋到“吸”的位置，開始抽取真空。
因機(jī)房真空罐有足夠的容積，當(dāng)吸盤真空度達(dá)到減壓閥5的設(shè)定值時(shí)，真空將穩(wěn)定在該設(shè)定值。卸工件時(shí)將旋鈕式2位3通機(jī)控閥6旋到“卸”的位置，則與真空泵段自動(dòng)斷開，關(guān)閉進(jìn)氣端，開啟排氣端，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)真空破壞調(diào)速閥7控制放氣速度，從而控制卸工件的快慢。真空破壞調(diào)速閥7的排氣口安裝有消聲器8，可以降低噪音。
在機(jī)床吸盤與真空泵之間設(shè)置了真空過濾器9對油污、粉層起過濾作用，以防止真空系統(tǒng)中的元件受污染出現(xiàn)故障。
2 流量計(jì)算
已知各支路配管內(nèi)徑D為f7.5mm ，管長L為2m，查圖2得出配管容積V為0.0881。查圖3得出配管的有效截面積S為25mm2。
從切換閥到吸盤之間配管系統(tǒng)的最大流量達(dá)到真空度的63%時(shí)的吸著響應(yīng)時(shí)間達(dá)到真空度的95%時(shí)的吸著響應(yīng)時(shí)間T2=3T1=0.057min。
為了找出系統(tǒng)漏率，利用SMC(中國)有限公司的ZL112真空發(fā)生器代替真空泵聯(lián)接控制系統(tǒng)做吸取試驗(yàn)。系統(tǒng)顯示吸盤內(nèi)真空壓力只能達(dá)到-0.05MPa ，根據(jù)真空發(fā)生器的流量特性曲線查得吸入流量為15l/min，也就是單個(gè)系統(tǒng)漏率為15l/min。
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系統(tǒng)由2臺(tái)15l/s、的真空泵提供，總流量口總為1800F15l/s�？紤]六臺(tái)車床同時(shí)工作的情況下每臺(tái)繃末支路上平均流量Q平
=285l/min>277.515l/s，即最終各支路流量可達(dá)285l/min，在響應(yīng)時(shí)間內(nèi)整個(gè)系統(tǒng)流量滿足需求�？烧{(diào)節(jié)截止閥的有效截面積設(shè)定其流量值為27.5l/min。當(dāng)某一支路泄漏而與大氣接通時(shí)，此支路的漏率即為277.5l/min，考慮其它五臺(tái)車床同時(shí)工作的情況下各支路的漏率為15+277.5/5 = 70.5l/min，每臺(tái)車床支路上平均流量Q平=Q總/5-口漏＝289.5l/min>277.5 l/min ，即各支路仍可保證截止閥設(shè)定的流量值，在響應(yīng)時(shí)間內(nèi)各系統(tǒng)流量滿足需求。因此當(dāng)其中某一支路
圖4 流量特性曲線
外購元器件都是選用SMC(中國)有限公司，其產(chǎn)品性能可靠，經(jīng)過使用證明整個(gè)控制系統(tǒng)操作簡單，方便。
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