| 标题 | 机床设备控制系统中共享阀块研究 |
| 范文 | 牛石从 高崇 佟琨 林青 李树鹏 摘 要：目前，现有的数控铣镗床冷却气动系统都采用分体式设计，即冷却系统有1套专用的元件和设计，气动系统也有1套专用的元件和原理，2套系统不能互通互用。现有的滑枕冷却、气动系统就是各有1套独立的控制系统，每套系统都需要单独配备相应的执行元件，尽管这些元件是标准件，但也造成了设备布局不紧凑、元件数量巨大、设备维护不方便等问题。这样也就增加了设备的制造成本和维修成本。 关键词：共享阀块；机床设备；控制系统 中图分类号：TH137 文献标志码：A 1 共享阀块介绍 机床设备控制系统中的冷却气动功能自动切换共享阀块包括设备控制系统中的液压程序、开关、阀件，其特征在于自动切换冷却气动功能的控制程序和出、入口阀件集中在一起的阀块；执行所述控制程序自动冷却气动功能切换的液压、电气连接，阀块如图1所示。 如图1所示，气动、冷却的出入口集中在一起，共用支撑箱体。形成阀块的结构：气动入口与外冷出口在阀块左侧；外冷入口和内冷入口并列在中间；附件头1内冷出口在右前底部；附件头2内冷出口在右侧前部；附件头气动气密封出口在右端；附件头气动锥空清洁出口在右侧后部。外冷入口连接外冷流量开关、外冷单向阀，并串联外冷切换阀、外冷气动清洁单向阀连通外冷出口，与气动入口相连的气动切换阀与外冷气动清洁单向阀连接后再通过内冷气动清洁单向阀连接内冷切换阀、附件头1内冷与附件头2内冷切换阀至附件头1内冷出口、附件头2内冷出口；内冷入口连接内冷流量开关、内冷单向阀，并通过内冷切换阀连接附件头1内冷与附件头2内冷切换阀、通过内冷气动清洁单向阀连接与气动入口相连的气动切换阀；与气动入口相连的附件头锥孔清洁切换阀连接附件头气动气密封出口、附件头气动锥孔清洁出口。 2 气动通路实现 高压空气通过气动入口进入共享模块，在共享模块中，当气动切换阀的电磁铁断电时，气动切换阀处于左位断开状态，此时高压空气分别通过附件头气动气密封出口、附件头气动锥孔清洁出口，实现附件头气动气密封与附件头气动锥空清洁功能，附件头锥孔清洁切换阀用于切换附件头锥孔清洁路的通断；当气动切换阀的电磁铁通电时，气动切换阀处于右位连通状态，此时高压空气分别经外冷气动清洁单向阀、内冷气动清洁单向阀通过立铣头内冷出口、直角头内冷出口、外冷出口，实现内冷与外冷的气动清洁功能，外冷切换阀、内冷切换阀用于控制内冷与外冷气动清洁功能的通断，附件头1与附件头2内冷切换阀用于切换附件头1与附件头2的气动清洁功能。 3 外冷通路实现 冷却液通过外冷入口进入共享模块，在共享模块中，冷却液经过外冷流量开关与外冷单向阀到达外冷出口，实现机床外冷功能，通路中外冷切换阀用于控制外冷功能的通断。 4 内冷通路实现 冷却液通过内冷入口进入共享模块，在共享模块中，冷却液经过内冷流量开关与内冷单向阀到达立铣头内冷出口、直角头内冷出口，实现机床内冷功能，通路中内冷切换阀用于控制内冷功能的通断，立铣头与直角头内冷切换阀用于切换立铣头与直角头的内冷功能。 5 自动冷却气动功能切换共享的控制程序 自动切换冷却气动功能的控制程序：首先要在Step7-300语言环境下编辑定义可存储和传递数值的PLC变量，根据应用定义好存储变量的数据块，应用定义好的某一地址变量，编辑冷却气动功能自动切换控制的PLC程序；判断作业指令是否需要内冷，如果需要则启动内冷泵及内冷切换阀，并通过附件头1与附件头2内冷切换阀，来为附件头1或附件头2提供内冷，如果内冷完成则关闭内冷单向阀并启动内冷气动清洁单向阀对内冷进行管路清洁，然后停止内冷泵工作；气动切换阀启动PLC程序判断，如果需要附件头锥孔清洁功能，则附件头锥孔清洁切换阀启动，实现机床附件头的锥孔清洁功能；如果需要外冷功能，则启动外冷泵及外冷切换阀，当外冷完成关闭外冷单向阀，再启动外冷气动清洁单向阀进行外冷管路的清洁，然后停止外冷泵；气动切换阀再次启动编辑PLC程序，完成整个控制流程。 6 实际应用 机床冷却方式根据切削零件材质而定，目前，各种新型材料及复合材料被广泛使用，要求数控机床需同时具备多种冷却方式，才能满足加工要求；同时，越来越多的机床用户选择配置多附件头来增大机床加工范围，因此对数控机床的液压、气动系统功能提出了更高的要求。由于主轴头液压、气动及电气管路和各控制元器件数量种类繁多，占用空间大，造成很多机床滑枕出现“大脑袋”的问题，不但影响外观，而且安装维护困难。 共享阀块技术成功地解决了该技术难题，已应用于我公司生产的T-2560w高速动梁龙门加工中心，实现了内外冷切换、冷却与气动切换及各附件头气动密封等功能。該集成技术比原液压、气动分体式技术减少元器件12件，节约成本约1万元，不但减小了占用空间，对机床滑枕进行了“瘦身”，而且减少了元器件数量，节约了元器件成本及维修成本。通过对机床2 000 h模拟实际工况试验，该系统运行正常，整机液压、气动系统故障率减低，提高了机床设备可靠性，整机MTBF达到1 500 h以上。 7 结论 （1）在保证冷却、气动功能的前提下只使用一套控制系统，应用一套共享阀块完成冷却气动的自动切换功能，可以减少40 %以上的元件数量，节约了元件成本和维护成本。 （2）在机床运行过程中，该发明是通过共享控制系统来控制冷却液和气体的阀件切换，这样可以显著的提高机床的运行效率，可以提高至少10 %的工作效率。 （3）由于减少了元件数量，减少故障率，所以机床的可靠性也相应提高。 参考文献 [1]宋锦春，张志伟，曹淑华，等.飞机拦阻器的液压系统与性能仿真[J].东北大学学报（自然科学版），2002（10）：992-995. [2]孙伟，孙志朋.液压系统中液控单向阀的合理使用[J].机床与液压，2011（12）：127-129. |
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