数控机床气动控制系统的日常维护

气动是“气动技术”或“气压传动与控制”的简称。机床气动控制系统是以空气为动力源，通过气动元件及辅件来驱动和控制机械动作。气压装置由于气源容易获得，且结构简单，工作介质不污染环境，工作速度快，动作频率高，因此在数控机床上也得到广泛应用，通常用来完成频繁启动的辅助工作，如机床防护门的自动开关、主轴锥孔的吹气、自动吹屑清理定位基准面等。

与液压传动相比，气压传动的优点有以下六点：

（1）以空气为工作介质，来源方便，用后排气处理简单，不污染环境。

（2）由于空气流动损失小，压缩空气可集中供气、远距离输送。

（3）与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、维护简单、管路不易堵塞，且不存在介质变质、补充和更换等问题。

（4）工作环境适应性好，可安全可靠地应用于易燃易爆场所。

（5）气动装置结构简单、轻便，安装维护简单，压力等级低，故使用安全。

（6）空气具有可压缩性，气动系统能够实现过载自动保护。

气压传动的缺点有以下四点：

（1）由于空气具有可压缩性，所以气缸的动作速度易受负载变化影响。

（2）工作压力较低，因而气动系统输出力较小。

（3）气动系统有较大的排气噪声。

（4）工作介质空气本身没有润滑性，需另加装置进行给油润滑。

一、气压系统的组成

气压系统与液压系统结构相同，也是由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等组成。不过其中元件由液压用变为气压用，如气压系统中动力元件是空气压缩机，执行元件有气缸、气马达等，控制元件有一些气动控制阀等，辅助元件有管路和管接头、过滤器、蓄能器和密封装置等。图2-25所示为加工中心自动开关防护门气动控制示意。

图2-25　加工中心自动开关防护门气动控制示意

（a）机床防护门机构；（b）气动控制；（c）气动与电动控制

图2-25（a）中机床防护门利用压缩空气来驱动气缸，从而带动防护门的开关。气缸活塞杆伸出，门就关上；活塞杆收缩，门就打开。图2-25（b）和图2-25（c）中分别利用换向阀进行开关控制，1为压缩空气入口；3、5为排气口；2、4为信号输出口，当接口1和2导通时，气缸右侧进气，活塞杆收缩，防护门打开；当接口1和4导通时，气缸左侧进气，活塞杆伸出，防护门关闭。

通过分析加工中心防护门的气压控制，把气动系统的基本组成归纳如下：(www.xing528.com)

（1）动力元件：气源装置主要是把空气压缩到原来体积的1/7左右形成压缩空气，并对压缩空气进行净化处理，最终向系统提供洁净、干燥的压缩空气。常见气源设备包括空压机、气罐，气源处理元件包括冷却器、过滤器、干燥器和排水器等。

（2）执行元件：以压缩空气为动力源，将气体的压力能再转化为机械能，以实现既定的动作。常见的气动执行元件包括气缸、摆动气缸、气马达、气爪、真空吸盘等。

（3）控制元件：用来调节和控制压缩空气的压力、流量和流动方向，以便使执行机构完成预定的工作循环。常见的控制元件包括方向控制阀（电磁换向阀、单向阀、气控换向阀等）、流量控制阀（速度控制阀、缓冲阀、快速排气阀等）、压力控制阀（增压阀、减压阀、顺序阀等）。

（4）辅助元件：连接元件之间所需的一些元件，以及系统进行消声、冷却、测量等工作所用的一些元件。常见辅助元件包括消声器、油雾器、接头与气管、气液转换器等。

二、气压系统的日常维护、常见故障及其处理方法

1.保证供给洁净的压缩空气

压缩空气中通常都含有水分、油分和粉尘等杂质。水分会使管道、阀和气缸腐蚀；油分会使橡胶、塑料和密封材料变质；粉尘会造成阀体动作失灵。选用合适的过滤器，可以清除压缩空气中的杂质。使用过滤器时应及时排除积存的液体，否则当积存液体接近挡水板时，气流仍可将积存物卷起。

2.保证空气中含有适量的润滑油

大多数气动执行元件和控制元件都要求适度的润滑。如果润滑不良将会发生以下故障：

（1）摩擦阻力增大会造成气缸推力不足，阀心动作失灵。

（2）密封材料的磨损会造成空气泄漏。

（3）生锈会造成元件的损伤及动作失灵。润滑的方法一般采用油雾器进行喷雾润滑，油雾器一般安装在过滤器和减压阀之后。油雾器的供油量一般不宜过多，通常每10 m3的自由空气供1 mL的油量（即40～50滴油）。检查润滑是否良好的一个方法是：找一张清洁的白纸放在换向阀的排气口附近，如果阀在工作3～4个循环后，白纸上只有很轻的斑点，则表明润滑是良好的。

3.保持气动系统的密封性

漏气不仅会增加能量的消耗，也会导致供气压力的下降，甚至造成气动元件工作失常。严重的漏气在气动系统停止运行时可使漏气引起的响声很容易被发现；轻微的漏气则利用仪表，或用涂抹肥皂水的办法进行检查。

4.保证气动元件中运动零件的灵敏性

从空气压缩机排出的压缩空气，包含有粒度为0.01～0.08 μm的压缩机油微粒，在排气温度为120～220℃的高温下，这些油粒会迅速氧化，氧化后油粒颜色变深、黏性增大，并逐步由液态固化成油泥。对于这种μm级以下的颗粒，一般过滤器无法滤除。它们进入换向阀后便附着在阀芯上，使阀的灵敏度逐步降低，甚至出现动作失灵。为了清除油泥，保证灵敏度，可在气动系统的过滤器之后，安装油雾分离器，将油泥分离出来。此外，定期清洗阀也可以保证阀的灵敏度。

5.保证气动装置具有合适的工作压力和运动速度

调节工作压力时，压力表应当工作可靠、读数准确。将减压阀与节流阀调节好后，必须紧固调压阀盖或锁紧螺母，防止其松动。

6.定期检查、清洗或更换气动元件、滤芯

主要内容是彻底处理系统的漏气现象。例如：更换密封元件，处理管接头或连接螺钉松动等；定期检验测量仪表、安全阀和压力等；检查滤芯是否应该清洗或更换，要根据情况或者定期进行滤芯更换。