隋連香，賈世宇，劉文齊，史哲涵，王林海

（沈陽理工大學機械工程學院，遼寧 沈陽 110159）

面對我國航空、航天、核電、風電、船舶等國家重點工程項目對關鍵大型加工設備的迫切需求，設計此大型立式數(shù)控車床。在設計上，集多年的車削設計經(jīng)驗，以重切削、滿足高精度、高效率、大批量大型零件的加工要求為設計根本點。該立式車床主要結構由機械部分、電器部分、液壓部分和氣動部分等構成，車床加工性能完成滿足了對大規(guī)格旋轉類零件的高校、高精度加工要求；而且也可用于大型箱體類零件的內外簡單加工；該立式數(shù)控機床，除能完成一般的立式車床的車削功能外，為進一步提高車床的自動化水平，本車床還配備了刀庫，可以直接完成車削、銑削、鉆孔等多種工序的集中加工。本文就該立式數(shù)控車床的氣動系統(tǒng)的工作原理，主要構成元件及其使用和維護進行了重點的闡述。

1 立式數(shù)控車床氣動系統(tǒng)工作原理

該機床氣壓部分主要由車削刀庫換刀自動門機構，車削刀具檢測開關進退機構，車削刀具檢測吹風機構，自動門開關機構，刀夾換刀吹風機構，工件切削吹風機構組成。本機床氣動系統(tǒng)其主要原件有氣源、氣動三聯(lián)件、電磁換向閥、單向節(jié)流閥、氣缸等氣動元件組成。工作方式為控制氣缸的左右或上下運動，用于控制刀庫換刀、車削刀具檢測、自動門開關等機構運動。

2 立式數(shù)控車床氣動系統(tǒng)設計

2.1 氣動系統(tǒng)工作原理圖

圖1為氣動系統(tǒng)工作原理圖。所設計的氣動系統(tǒng)采用以下重要元件：①截止閥；②氣動三聯(lián)件；③兩位五通電磁方向閥；④接頭；⑤兩位五通電磁方向閥；⑥單向節(jié)流閥；⑦ADK11-10A-02C-AC100V型電磁方向閥；⑧單向閥；⑨單向節(jié)流閥系統(tǒng)其主要原件有氣源、氣動三聯(lián)件、電磁換向閥、單向節(jié)流閥、氣缸等氣動元件組成。

2.2 氣動系統(tǒng)主要參數(shù)及調整

本機床氣動系統(tǒng)的氣源由用戶提供，氣源壓力不得小于0.8MPa。氣動三聯(lián)件2分別由過濾器、減壓閥、油霧器及氣動壓力表組成；其中過濾器用來凈化壓縮空氣，油霧器用來實現(xiàn)對整個氣動系統(tǒng)元件的潤滑，減壓閥用來設定系統(tǒng)壓力，壓力表用來觀察系統(tǒng)壓力，本機床氣動系統(tǒng)壓力設定為0.8MPa。

3 立式數(shù)控車床氣動系統(tǒng)主要控制特點

3.1 車削刀庫換刀自動門開關機構

機床換刀時，主機自動門及ATC刀庫自動門的開關采用氣動裝置實現(xiàn)。該支路氣動系統(tǒng)主要由一個雙電磁鐵兩位五通換向閥3和兩個單向節(jié)流閥6來完成其氣動控制工作。當氣動換向閥3的電磁鐵YV50帶電（YV51失電）時，主機及刀庫自動門同時打開，機床十字滑板沿X軸運動，先后經(jīng)過主機自動門、ATC刀庫自動門進入車削刀庫，開始換刀；換刀完畢，十字滑板沿原路返回后，氣動換向閥3的電磁鐵YV51帶電（YV50失電），主機及刀庫自動門同時關閉。自動門開關速度可由本車床的用戶，根據(jù)自身的具體使用情況通過單向節(jié)流閥6分別進行調節(jié)控制。

3.2 車削刀具檢測開關進退機構

機床進行車削刀具檢測時，刀具檢測的開關進退采用氣動裝置實現(xiàn)。該支路氣動系統(tǒng)主要由一個雙電磁鐵兩位五通換向閥3和兩個單向節(jié)流閥9來完成其氣動控制工作。當氣動換向閥3的電磁鐵YV52帶電（YV53失電）時，刀具檢測開關前進；檢測完畢后，氣動換向閥3的電磁鐵YV53帶電（YV52失電），刀具檢測開關后退。刀具檢測開關進退速度可按用戶具體使用情況通過單向節(jié)流閥9分別進行調節(jié)。

3.3 右自動門開關機構

機床換取車削刀庫中的刀具時，主機自動門及ATC刀庫自動門的開關采用氣動裝置實現(xiàn)。該支路氣動系統(tǒng)主要由一個雙電磁鐵兩位五通換向閥3和兩個單向節(jié)流閥6來完成其氣動控制工作。

當氣動換向閥3的電磁鐵YV54帶電（YV55失電）時，主機及刀庫自動門同時打開，機床十字滑板沿X軸正方向運動，先后經(jīng)過主機自動門、ATC刀庫自動門進入車削刀庫，開始換刀；換刀完畢，十字滑板沿原路返回后，氣動換向閥3的電磁鐵YV55帶電（YV54失電），主機及刀庫自動門同時關閉。自動門開關速度可按具體情況通過單向節(jié)流閥6分別進行調節(jié)。

3.4 刀夾換刀吹風機構

機床換取刀具時，刀具錐柄清理采用氣動吹風裝置實現(xiàn)。該支路氣動系統(tǒng)主要由一個單電磁鐵兩位五通換向閥5構成。當氣動換向閥5的電磁鐵YV56帶電時，對刀夾主軸錐柄吹風，氣動換向閥5的電磁鐵YV56失電時，吹風停止。

3.5 車削刀具檢測吹風機構

機床進行車削刀具檢測時，刀具檢測吹風采用氣動裝置實現(xiàn)。該支路氣動系統(tǒng)主要由一個單電磁鐵兩位五通換向閥5構成。當氣動換向閥5的電磁鐵YV57帶電時，開始對需檢測的刀具吹風，以清除刀尖上的鐵屑；吹風完畢后，電磁鐵YV57失電，刀具檢測吹風結束。

3.6 工件切削吹風機構

機床加工完工件清理切屑時，對工件清理切削液由工件切削吹風氣動裝置實現(xiàn)。當氣動換向閥7的電磁鐵YV58帶電時，開始吹風，而YV58失電時，吹風停止。

4 立式數(shù)控車床氣動三聯(lián)件的安裝及其氣動系統(tǒng)的調整與維護

4.1 氣動三聯(lián)件的安裝

安裝要求：安裝人員需要具有一定的氣壓理論知識，并提前研讀說明書氣動部分內容。氣動三聯(lián)件必需以垂直位置，按說明書支架上箭頭所示方向進行安裝，以便使壓縮空氣首先進入過濾器，然后經(jīng)過減壓閥、油霧器進入系統(tǒng)。

4.2 系統(tǒng)壓力調整

調整人員要先研讀說明書氣動部分內容，按說明書上所給數(shù)據(jù)設置系統(tǒng)壓力。在通氣之前，先按逆時針方向旋轉氣動三聯(lián)件調壓手柄，直至調壓彈簧處于自由狀態(tài)為止，然后打開截止閥1開始通氣。調節(jié)系統(tǒng)壓力時，按順時針旋擰調壓手柄，直至壓力表上的讀數(shù)達到所需要的數(shù)值為止。

4.3 滴油的調整

操作人員需要調整氣動三聯(lián)件的針形調節(jié)閥便可得到所需要的滴油量。

4.4 維修保養(yǎng)

為了氣動系統(tǒng)更加安全高效的工作，工人應該每日打開放水閥一、二次（視工作情況而定），將積貯于杯子中之污水放掉。過濾網(wǎng)、存水杯和貯油杯應定期清洗，以避免系統(tǒng)故障的發(fā)生。

5 結論

本文設計的氣壓系統(tǒng)完成達到機床設計要求。經(jīng)用戶使用證明，所設計的氣動系統(tǒng)運行平穩(wěn)，工作可靠，其實用性強，且維修和維護更加方便，可推廣采用。