加工中心的气动换刀系统工作原理解析

1.加工中心气动换刀系统的换刀过程

气压传动系统在换刀过程中完成主轴的定位、松刀、拔刀、向主轴锥孔吹气、插刀、刀具夹紧和主轴复位7个动作。图5-21所示为加工中心气动换刀系统的动作过程。

图5-21　加工中心气动换刀系统的动作过程

2.加工中心气动换刀系统的传动原理

在数控加工中心换刀部分气压传动系统中通过正确选用气源、气动三联件、二位二通双电磁铁换向阀、单向节流阀、二位三通双电磁铁换向阀、二位五通双电磁铁换向阀、快速排气阀、消声器、气缸等来实现加工中心的换刀动作。图5-22所示为加工中心换刀系统气压传动原理。换刀包括以下五个步骤。

（1）主轴定位：当加工中心CNC系统发出换刀指令时，主轴停止转动，同时4YA通电，压缩空气经气动三联件1、换向阀4、单向节流阀5进入主轴定位缸A的右腔，缸A活塞杆左移伸出，使主轴自动定位。

（2）主轴松刀：定位后压下无触点开关，使6YA得电，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，增压腔的高压油使活塞杆伸出，实现主轴松刀。

（3）拔刀：主轴松刀的同时，8YA得电，压缩空气经换向阀9、单向节流阀11进入缸C的上腔，缸C下腔排气，活塞下移实现拔刀。

（4）吹气：由回转刀库交换刀具，同时1YA得电，压缩空气经换向阀2、单向节流阀3向主轴锥孔吹气。

（5）插刀：1YA失电、2YA得电，吹气停止；8YA失电，7YA得电，压缩空气经换向阀9、单向节流阀10进入缸C下腔，活塞上移实现插刀动作，同时活塞碰到行程限位阀，使6YA失电、5YA得电，压缩空气经换向阀6进入气液增压缸B的下腔，使活塞退回，主轴的机械机构使刀具夹紧。气液增压缸B的活塞碰到行程限位阀后，使4YA失电、3YA得电，缸A的活塞在弹簧力作用下复位，回复到初始状态，完成换刀动作。(www.xing528.com)

图5-22　加工中心换刀系统气压传动原理

1—气动三联件；2—二位二通双电磁铁换向阀；3，5，10，11—单向节流阀；
4—二位三通双电磁铁换向阀；6，9—二位五通双电磁铁换向阀；7—消声器；8—快速排气阀。

根据换刀系统气压传动原理（图5-22）进一步分析各个气压元件的功能和作用：

（1）气动三联件1的作用：压缩空气首先进入分水滤气器，经除水滤灰净化后进入减压阀，经减压后控制气体的压力满足气压传动系统的要求，输出的稳压气体最后进入油雾器，将润滑油雾化后混入压缩空气一起输往气动控制元件和执行元件。

（2）二位二通双电磁铁换向阀2的作用：通过两边电磁铁电的得失，可以控制是否向主轴锥孔吹气。

（3）单向节流阀3、5、10、11的作用：使进入气缸中的压缩空气进行单方向的流量调节，从而控制气缸的运动速度。

（4）二位三通双电磁铁换向阀4的作用：通过两边电磁铁电的得失，可以控制主轴的自动定位或恢复到开始状态。

（5）二位五通双电磁铁换向阀6、9的作用：通过两边电磁铁电的得失，可以控制气缸B的夹紧、松刀动作或气缸C的拔刀、插刀动作。

（6）消声器7的作用：降低排出气体时的噪声。噪声使环境恶化，危害人身健康。

（7）气缸A、B、C的作用：是气压传动系统的执行元件，完成换刀过程中的定位、夹紧或松刀、拔刀或插刀动作。