數控機床真空系統的改進設計
http://m.dcyhziu.cn 2007/6/27 源自:中華職工學習網 【字體：
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我所前幾年從國外引進某型號數控精加工精機床數臺，被加工零件裝卡一直采用硬裝卡方式。去年我所開發的某系列產品中的一個關鍵零件需要在該機床上加工，因該工件為低強度薄壁件，不允許采用硬裝卡方式，需采用真空吸附的方式，故我們對該機床進行了改造。設計了真空吸附控制系統，經過一年的試用表明，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進行了進一步的改造，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多臺數控機床，實現多路真空吸附。為保證機床吸附口的真空穩定性，原有系統采用每臺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場操作。改進后在機房集中配置兩個真空瓶，機床旁采用真空減壓閥等一系列控制元件來提高真空的穩定性。現有系統結構緊湊，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用于監測真空回路的真空值。當真空泵端因故突然停止抽氣，真空下降時，帶管接頭單向閥3可快速切斷真空回路，保持吸盤內的真空壓力不變，延緩吸吊工件脫落的時間，以便采取安全補救措施。
根據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實現對吸盤內真空度的調節，調節范圍為O～-O.1MPa 。其調節方法為預先設定被吸工件所需真空度壓力值，然后將開關旋置于接通狀態，旋鈕式2位3通閥6旋到“吸”的位置，開始抽取真空。
因機房真空罐有足夠的容積，當吸盤真空度達到減壓閥5的設定值時，真空將穩定在該設定值。卸工件時將旋鈕式2位3通機控閥6旋到“卸”的位置，則與真空泵段自動斷開，關閉進氣端，開啟排氣端，可根據需要調節真空破壞調速閥7控制放氣速度，從而控制卸工件的快慢。真空破壞調速閥7的排氣口安裝有消聲器8，可以降低噪音。
在機床吸盤與真空泵之間設置了真空過濾器9對油污、粉層起過濾作用，以防止真空系統中的元件受污染出現故障。
2 流量計算
已知各支路配管內徑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的最大流量達到真空度的63%時的吸著響應時間達到真空度的95%時的吸著響應時間T2=3T1=0.057min。
為了找出系統漏率，利用SMC(中國)有限公司的ZL112真空發生器代替真空泵聯接控制系統做吸取試驗。系統顯示吸盤內真空壓力只能達到-0.05MPa ，根據真空發生器的流量特性曲線查得吸入流量為15l/min，也就是單個系統漏率為15l/min。
系統由2臺15l/s、的真空泵提供，總流量口總為1800F15l/s。考慮六臺車床同時工作的情況下每臺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285l/min，在響應時間內整個系統流量滿足需求。可調節截止閥的有效截面積設定其流量值為27.5l/min。當某一支路泄漏而與大氣接通時，此支路的漏率即為277.5l/min，考慮其它五臺車床同時工作的情況下各支路的漏率為15+277.5/5 = 70.5l/min，每臺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定的流量值，在響應時間內各系統流量滿足需求。因此當其中某一支路
外購元器件都是選用SMC(中國)有限公司，其產品性能可靠，經過使用證明整個控制系統操作簡單，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.真空破壞調速閥 8.消聲器 9.真空過濾器 10.機床吸盤
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用于監測真空回路的真空值。當真空泵端因故突然停止抽氣，真空下降時，帶管接頭單向閥3可快速切斷真空回路，保持吸盤內的真空壓力不變，延緩吸吊工件脫落的時間，以便采取安全補救措施。
根據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實現對吸盤內真空度的調節，調節范圍為O～-O.1MPa 。其調節方法為預先設定被吸工件所需真空度壓力值，然后將開關旋置于接通狀態，旋鈕式2位3通閥6旋到“吸”的位置，開始抽取真空。
因機房真空罐有足夠的容積，當吸盤真空度達到減壓閥5的設定值時，真空將穩定在該設定值。卸工件時將旋鈕式2位3通機控閥6旋到“卸”的位置，則與真空泵段自動斷開，關閉進氣端，開啟排氣端，可根據需要調節真空破壞調速閥7控制放氣速度，從而控制卸工件的快慢。真空破壞調速閥7的排氣口安裝有消聲器8，可以降低噪音。
在機床吸盤與真空泵之間設置了真空過濾器9對油污、粉層起過濾作用，以防止真空系統中的元件受污染出現故障。
2 流量計算
已知各支路配管內徑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的最大流量達到真空度的63%時的吸著響應時間達到真空度的95%時的吸著響應時間T2=3T1=0.057min。
為了找出系統漏率，利用SMC(中國)有限公司的ZL112真空發生器代替真空泵聯接控制系統做吸取試驗。系統顯示吸盤內真空壓力只能達到-0.05MPa ，根據真空發生器的流量特性曲線查得吸入流量為15l/min，也就是單個系統漏率為15l/min。
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系統由2臺15l/s、的真空泵提供，總流量口總為1800F15l/s。考慮六臺車床同時工作的情況下每臺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285l/min，在響應時間內整個系統流量滿足需求。可調節截止閥的有效截面積設定其流量值為27.5l/min。當某一支路泄漏而與大氣接通時，此支路的漏率即為277.5l/min，考慮其它五臺車床同時工作的情況下各支路的漏率為15+277.5/5 = 70.5l/min，每臺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定的流量值，在響應時間內各系統流量滿足需求。因此當其中某一支路
圖4 流量特性曲線
外購元器件都是選用SMC(中國)有限公司，其產品性能可靠，經過使用證明整個控制系統操作簡單，方便。
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