液压与气压传动项目教程（微课版）课件 7.2 数控加工中心气动换刀系统分析

数控加工中心气动换刀系统分析CONTENTS目录01任务概述02自动换刀过程03相关控制元件04任务完成与测评任务概述01知识目标了解系统工作原理和特点需要了解数控加工中心气动换刀系统的工作原理和特点，掌握其在自动换刀过程中的运行机制。掌握行程程序控制方法学习行程程序控制方法，它是一种闭环控制系统，能使执行机构按预定程序动作，在气动自动化设备上广泛应用。认识磁性开关和单行程阀了解磁性开关和单行程阀的工作原理和应用，磁性开关利用磁敏元件控制开关通断，单行程阀用于消除障碍信号。能力目标分析系统工作原理能够对加工中心气动换刀系统的工作原理进行分析，理解各环节的运行逻辑和相互关系。设计简单气动控制系统利用行程程序控制法设计较简单的气动控制系统，实现特定的控制任务。素养目标培养家国情怀树立为实现中华民族伟大复兴的中国梦而不懈奋斗的信念，将个人学习与国家发展相结合。增强团队合作精神在学习过程中，通过与团队成员协作，共同完成任务，提高团队合作能力。养成认真严谨态度以认真严谨的学习态度对待知识和技能的学习，确保工作的准确性和可靠性。任务描述系统原理图介绍图7-13所示为XH754数控加工中心气动系统原理图，该系统主要用于实现加工中心的自动换刀功能。自动换刀功能及动作在换刀过程中，系统要实现主轴定位、主轴松刀、拔刀、向主轴锥孔吹气排屑和插刀等动作，需正确分析其工作过程和原理。1-工作台；2－主轴；3－刀库；4－控制柜XH754卧室加工中心自动换刀过程02主轴定位主轴准确停转当数控系统发出换刀指令后，主轴会准确停转，为后续换刀动作做准备。主轴箱上升主轴停转后，主轴箱上升，使待卸刀具能够插入刀库的空挡位置。刀具被钳住待卸刀具插入刀库空挡位置后，会被刀库中的定位卡爪钳住，完成主轴定位。主轴松刀夹紧装置放松定位后压下无触点开关使6YA通电，压缩空气经换向阀6、快速排气阀8进入气液增压缸B的上腔，增压缸的活塞杆伸出，使主轴内刀杆自动夹紧装置放松刀具。拔刀刀库伸出8YA通电，压缩空气经换向阀9、单向节流阀11进入缸C的上腔，活塞下移，刀库伸出。拔出刀具刀库伸出后，从主轴锥孔中将待卸刀具拔出。刀库转位伺服驱动刀库转位由伺服电动机通过齿轮、蜗杆蜗轮的传动来实现。刀具就位刀库转动，将选好的刀具转到最下方，为插刀做准备。主轴锥孔吹气01吹气准备1YA通电，压缩空气经换向阀2、单向节流阀3准备向主轴锥孔吹气。02吹净锥孔压缩空气进入主轴锥孔，将其中的碎屑等杂质吹净。03停止吹气稍后1YA断电，2YA通电，停止向主轴锥孔吹气。插刀刀库退回8YA断电，7YA通电，压缩空气经换向阀9、单向节流阀10进入缸C的下腔，活塞上移，刀库退回。插入新刀刀库退回过程中，将新刀插入主轴锥孔中。刀具夹紧夹紧准备6YA断电，5YA通电，压缩空气经换向阀6进入气液增压缸B的下腔。夹紧刀杆气液增压缸B的活塞上移，带动主轴的机械机构将刀杆夹紧。主轴复位活塞复位4YA断电，3YA通电，缸A的活塞在弹簧力的作用下复位。开始加工主轴下降到加工位置，恢复到开始状态，换刀结束，开始下一步的加工。相关控制元件03行程程序控制方法工作原理外部输入启动信号，经逻辑回路运算后，主控元件发出执行信号推动首个执行元件动作。该元件完成动作后，在行程终端触发行程信号器发出新信号，再经逻辑控制回路运算发出下一个执行信号，指挥后续执行元件动作，如此循环，直至控制任务完成切断启动指令。特点这是一个闭环控制系统，只有前一工步动作完成后，才能进行后一工步动作，具有连锁作用。应用优势能使执行机构按预定程序动作，极为安全可靠，是气动自动化设备上使用最广泛的一种控制方法。行程程序控制磁性开关控制工作原理磁性开关利用磁敏元件，当磁性物体接近时，利用内部电路状态的变化控制开关的通断，其检测对象必须是磁性物体。与磁性气缸配套使用磁性气缸的活塞上有永久性磁环，将磁性开关安装在气缸缸筒上，活塞往复运动时磁环随之运动，磁性开关检测到磁环就发出信号使开关“通”或“断”。在控制系统中的应用在控制系统中，磁性开关发出电信号以控制阀的电磁线圈，从而控制气缸的往复运动。（a）实物图（b）安装方式（c）图形符号（d）一般符号

磁性开关（a）气动控制图（b）电气控制图磁性开关控制系统图单向行程阀作用单向行程阀用来消除障碍信号。工作过程当活塞杆前伸时，活塞杆压下行程阀，输出信号；活塞杆继续前伸，在弹簧力作用下，信号终止，输出短暂信号，相当于脉冲信号。当活塞杆退回，前面一小段可绕中心轴转动，使活塞杆通过，行程阀不动作、不发出信号。消除障碍信号的原理通过其只能在气缸活塞杆前进或后退的一个方向中被压下工作，且只发出短暂气体信号的特性，来消除可能影响系统正常运行的障碍信号。（a）实物图

（b）活塞杆前伸

（c）活塞杆继续前伸

（d）活塞杆退回单向行程阀任务完成与测评04任务完成结论动作循环总结气动夹紧系统的动作循环为：主轴松刀→拔刀→插刀→紧刀，这是换刀过程的关键步骤。刀具夹紧与松刀控制由压缩空气换向阀6控制气液增压缸B，可实现刀具的夹紧和松刀动作，保障刀具在加工过程中的稳定。拔刀与插刀控制压缩空气换向阀8控制气液增压缸C，完成拔刀和插刀动作，确保换刀过程顺利进行。任务测评测评内容及配分测评内容涵盖元件选择（15分）、气动系统安装（20分）、动作调试（20分）、电路接线（10分）、电路通电调试（15分）、气动故障排除（10分）、安全文