机床真空系统的改进设计

1、数控机床真空系统的改进设计周继 陈凡 郭维强 张华全 我所前几年从国外引进某型号数控精加工精机床数台，被加工零件装卡一直采用硬装卡方式。去年我所开发的某系列产品中的一个关键零件需要在该机床上加工，因该工件为低强度薄壁件，不允许采用硬装卡方式，需采用真空吸附的方式，故我们对该机床进行了改造。设计了真空吸附控制系统，经过一年的试用表明，基本能满足使用要求，但效果不是太好。最近我们对真空系统进行了进一步的改造，使用效果非常好。它由真空泵提供真空源，在真空主管路上并联多台数控机床，实现多路真空吸附。为保证机床吸附口的真空稳定性，原有系统采用每台车床旁装真空瓶的办法，其体积较大，即不美观又妨碍工人现场操

2、作。改进后在机房集中配置两个真空瓶，机床旁采用真空减压阀等一系列控制元件来提高真空的稳定性。现有系统结构紧凑，性能安全可靠，操作简单方便。 1 工作原理 该真空吸附回路原理见图1。真空表4用于监测真空回路的真空值。当真空泵端因故突然停止抽气，真空下降时，带管接头单向阀3可快速切断真空回路，保持吸盘内的真空压力不变，延缓吸吊工件脱落的时间，以便采取安全补救措施。 1.真空源 2.软尼龙管 3.单向阀 4.真空表 5.真空减压阀 6.2位3通阀 7.真空破坏调速阀 8.消声器 9.真空过滤器 10.机床吸盘 图1 真空控制原理图根据半精加工及精加工要求不同吸力的情况，可通过真空减压阀5实现对吸盘内

3、真空度的调节，调节范围为O-O.1MPa 。其调节方法为预先设定被吸工件所需真空度压力值，然后将开关旋置于接通状态，旋钮式2位3通阀6旋到“吸”的位置，开始抽取真空。 因机房真空罐有足够的容积，当吸盘真空度达到减压阀5的设定值时，真空将稳定在该设定值。卸工件时将旋钮式2位3通机控阀6旋到“卸”的位置，则与真空泵段自动断开，关闭进气端，开启排气端，可根据需要调节真空破坏调速阀7控制放气速度，从而控制卸工件的快慢。真空破坏调速阀7的排气口安装有消声器8，可以降低噪音。 在机床吸盘与真空泵之间设置了真空过滤器9对油污、粉层起过滤作用，以防止真空系统中的元件受污染出现故障。 2 流量计算 已知各支路配

4、管内径D为f7.5mm ，管长L为2m，查图2得出配管容积V为0.0881。查图3得出配管的有效截面积S为25mm2。 图2 配管容积图3 配管有效截面积从切换阀到吸盘之间配管系统的最大流量达到真空度的63%时的吸着响应时间达到真空度的95%时的吸着响应时间T2=3T1=0.057min。 为了找出系统漏率，利用SMC(中国)有限公司的ZL112真空发生器代替真空泵联接控制系统做吸取试验。系统显示吸盘内真空压力只能达到-0.05MPa ，根据真空发生器的流量特性曲线查得吸入流量为15l/min，也就是单个系统漏率为15l/min。 系统由2台15l/s、的真空泵提供，总流量口总为1800F15

5、l/s。考虑六台车床同时工作的情况下每台绷末支路上平均流量Q平=285l/min>277.515l/s，即最终各支路流量可达285l/min，在响应时间内整个系统流量满足需求。可调节截止阀的有效截面积设定其流量值为27.5l/min。当某一支路泄漏而与大气接通时，此支路的漏率即为277.5l/min，考虑其它五台车床同时工作的情况下各支路的漏率为15+277.5/5 = 70.5l/min，每台车床支路上平均流量Q平=Q总/5-口漏289.5l/min>277.5 l/min ，即各支路仍可保证截止阀设定的流量值，在响应时间内各系统流量满足需求。因此当其中某一支路出现泄漏时不影响其它各支路的正常工