一种防止数控机床真空夹具失效的装置和方法

专利名称：一种防止数控机床真空夹具失效的装置和方法
技术领域：
本发明属于金属加工机床工装，尤其涉及一种防止数控机床真空夹具失效的装置和方法。
背景技术：
数控机床是自动化的金属加工设备，数控机床使用的夹具对实现加工自动化，保证产品加工质量有着重要作用；真空夹具是一种操作简便、省力并且精度高的机械化工装，尤其适合于薄壁工件的夹固，在数控机床加工中被广泛使用。当数控机床使用真空夹具，同时又使用冷却液加工工件时，部分冷却液会从真空夹具与工件之间的缝隙中被吸入真空夹具，从而被吸入真空管路中，严重时会导致真空失效，工件松动乃至脱离真空夹具，使工件 达不到加工精度，或损坏刀具和设备。现有防止真空失效的方法是通过物理液位差原理，拉高真空发生器气或真空源入口的位置，使其夹具与真空口存在较高的落差，防止冷却液吸入，使冷却液不回流，起到保护真空发生器的作用。但实际使用中，由于使用冷却液，真空夹具往往会吸入过多水量导致真空失效，因而在实际操作中每次都需要人工排水，从而增加了操作人员的工作量，不利于实现生产过程的自动化；更重要的问题在于，采用人工排水无法确保其可靠性，一旦因操作疏忽造成冷却液回流、真空夹具失效，会导致工件松动，发生设备事故。

发明内容
本发明的目的是提出一种防止数控机床真空夹具失效的装置和方法技术方案，在不改变原有操作工艺流程的条件下自动排除真空管路中的冷却液，不需人工干预，保证真空夹具正常工作。为了实现上述目的，本发明的技术方案是
一种防止数控机床真空夹具失效的装置，包括真空源、用于夹固工件的真空夹具、真空管路、控制电路；所述真空管路连接真空源与真空夹具，在真空管路中设有真空过滤器和真空表，所述真空过滤器位于整个真空管路的最低位置，真空过滤器的进气口连接通向真空夹具的真空管路，真空过滤器的出气口连接通向真空源的真空管路，在真空过滤器的排水口设有排水电磁阀；在连接真空源与真空过滤器的真空管路中设有所述真空表；所述真空夹具上设有接近传感器；所述控制电路连接所述真空表、排水电磁阀、接近传感器和数控机床。所述真空源是工厂中央真空系统管路，在所述中央真空系统管路与所述真空管路的连接处设置有启动电磁阀。所述真空源也可以是真空发生器，真空发生器可以是一台，或是多台并联；所述真空发生器的供气口连接一个启动电磁阀，启动电磁阀与一个压缩空气管路连接；所述压缩空气管路上设有自动排水三联件；自动排水三联件的进气口与压缩空气气源管路连接，自动排水三联件的出气口与所述启动电磁阀连接；所述真空发生器的真空口与所述真空管路连接；所述压缩空气气源的压力大于O. 6mPa。所述真空夹具的真空吸附面积小于5000平方厘米；所述接近传感器至少是二支，接近传感器的探测头位于工件与真空夹具的接触面部位，接近传感器的到位信号指示工件与真空夹具接触面之间的间隙小于O. 3mm。所述真空管路的真空度为85_90kPa ;所述真空管路的管径为15毫米至25毫米，真空管路的长度不大于6米；其中真空过滤器至真空夹具之间的真空管路长度不大于3米，真空过滤器至真空源之间的真空管路长度不小于I. 5米；真空过滤器至真空源之间的真空管路任何一段的坡度不小于5% ;真空过滤器至真空夹具之间的真空管路任何一段的坡度不小于10%。
一种防止数控机床真空夹具失效的方法，所述方法是基于上述一种防止数控机床真空夹具失效的装置的操作方法，所述操作方法是开启真空源，真空管路与真空夹具产生真空度，工件被吸附在所述真空夹具上，所述接近传感器探测到工件与真空夹具之间的间隙达到允许值时发出工件到位信号，所述真空管路达到设定的真空度时空表发出真空度到位信号，数控机床启动加工工件，数控机床完成加工后，切断真空管路的真空源，更换工件，真空表探测到真空管路恢复到标准大气压后，排水电磁阀开启，在更换工件、切断真空管路的真空源期间排除真空管路中的液体；使用控制电路监控工作流程并与数控机床联动。所述工件与真空夹具之间的间隙的允许值是小于O. 3_。当使用所述真空发生器提供真空夹具的工作真空源时，需使用压缩空气作为真空发生器的工作动力源，安装在压缩空气管路中的启动电磁阀控制真空发生器的开机和停机；在采用多台并联真空发生器时，可设有一台以上的系统冗余保障的装置可靠运行。本发明的有益效果是在不改变原有操作工艺流程的条件下自动排除真空管路中的冷却液，不需人工干预，保证真空夹具正常工作，保障了工件的加工精度并保护了加工设备和刀具，使生产流程正常进行；也有效地保护了真空发生器，提高真空发生器的使用寿命；采用自动排水装置也为将来实现更进一步的加工自动化创造了条件。下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。


图I是采用真空发生器的防止数控机床真空夹具失效装置示意图2是采用中央真空系统管路的防止数控机床真空夹具失效装置示意图。
具体实施例方式实施例一
如图1，一种防止数控机床真空夹具失效装置，采用真空发生器作为真空源，包括连接压缩空气气源的压缩空气管路I、真空发生器2、真空管路3、用于夹固工件的真空夹具4、控制电路(图中未标出)；所述压缩空气管路上设有用于联通和关闭压缩空气管路的启动电磁阀5 ;所述真空发生器的供气口 2-1与压缩空气管路连接；所述真空管路的两端分别连接真空发生器的真空口 2-2和真空夹具；在真空管路中设有真空过滤器6和真空表7，所述真空过滤器位于整个真空管路的最低位置，真空过滤器的进气口连接通向真空夹具的真空管路3-1，真空过滤器的出气口连接通向真空发生器的真空管路3-2，在真空过滤器的排水口设有排水电磁阀8 ;在连接真空发生器与真空过滤器的真空管路中设有所述真空表；所述真空夹具上设有接近传感器9 ;所述控制电路连接所述启动电磁阀、真空表、排水电磁阀、接近传感器和数控机床。所述真空发生器使用了二台MSC ZL112型，单台最大真空度为84kPa，气源压力O. 45mPa ;其中一台工作即可满足真空夹具的工作要求，另一台作为保障装置可靠运行的系统冗余。所述压缩空气气源的压力为O. 7mPa ;所述压缩空气管路上还设有ac2000型自动排水三联件10 ;自动排水三联件的进气口与压缩空气气源管路连接，自动排水三联件的出气口与所述启动电磁阀连接。所述自动排水三联件是采用现有技术的工业产品，由自动排水分水滤气器、减压阀和油雾器组成。所述真空夹具的真空吸附面积为3600平方厘米；在真空夹具上安装二支OMRON E2C-ED02型接近传感器，接近传感器的探头位于真空夹具的两个对角的位置，接近传感器的探头位于工件与真空夹具的接触面部位，接近传感器的到位信号指示工件与真空夹具接触面之间的间隙小于O. 3mm。所述真空管路的工作压力低于(绝对压力)为88kPa ;所述真空管路的长度为4. 3米，管径为20毫米；其中真空过滤器至真空夹具之间的真空管路长度为I. 6米，真空过滤器至真空发生器之间的真空管路长度为2. 7米；真空过滤器至真空发生器之间的真空管路任何一段的坡度SI不小于8% ;真空过滤器至真空夹具之间的真空管路任何一段的坡度S2不小于10% ο所述真空过滤器为SMS AMJ4000-03真空用水分过滤器，所述真空表为FESTOVAM-40 型。在压缩空气管路接入气源的端头安装有气源阀门11，采用Qll型不锈钢球阀，用于在装置维修期间关闭压缩空气气源。实施例二
如图2，一种防止数控机床真空夹具失效装置，设有与实施例一相同的真空管路3、用于夹固工件的真空夹具4、真空过滤器6、真空表7、排水电磁阀8、接近传感器9、控制电路(图中未标出)和控制流程。其特征在于，真空源是工厂中央真空系统管路12，在所述中央真空系统管路上设有真空管路接入阀门13，启动电磁阀5连接所述真空管路接入阀门13和所述真空管路3。实施例三
一种防止数控机床真空夹具失效的方法，所述方法是基于实施例一或实施例二的操作方法，所述操作方法是
将工件放置在真空夹具上，工件的被吸附面与真空夹具吸附面贴实；按动启动按钮，关闭排水电磁阀使真空管路处于封闭状态，打开启动电磁阀使真空管路接通真空源，工件被夹固在真空夹具上；接近传感器探测到的工件与真空夹具之间的间隙均小于O. 3毫米时发出到位信号，真空管路的绝对压力低于88kPa时真空表发出达到真空度信号，当两只接近传感器都发出到位信号和真空表发出达到真空度信号后，控制电路向数控机床发出启动信号，数控机床启动并按程序在设定时间内完成工件加工；工件加工结束后，数控机床停机并发出停机信号，控制电路关闭启动电磁阀切断真空管路的真空源，更换工件；真空表探测到真空管路恢复到标准大气压后发出信号，打开排水电磁阀，在更换工件、真空发生器停机期间排除真空管路中的液体，直至下一个循环。在机床加工工件期间，当真空表探测到真空管路的真空度发生变化，真空度未达到正常工作的要求，控制电路将发出信号，数控机床退出刀具，停止加工，进行故障排除。本实施例中的加工设备是数控加工中心，工件为铝质压铸薄壁箱体，加工方式包括钻、铣、镗、攻丝，单件加工用时少于20分钟，工件更换时间大于I分钟。以上实施例具有以下特点使用接近传感器将工件与夹具之间的缝隙保持在允许范围之内，控制了冷却液进入夹具的容量，防止过量冷却液进入真空管路，为实现自动排水、保证真空夹具正常工作提供了条件；使用真空过滤器收集真空管路中的水分；使用电磁阀完成自动排水；选择在工件更换期间排水，不影响正常的加工工艺流程，不需要对生产
工艺进行任何改变，只是免除了人工排水工作，从而减轻了人工操作，并保证了生产流程的可靠进行，不受人为因素的干扰。以上实施例在不改变原有操作工艺流程的条件下自动排除真空管路中的冷却液，不需人工干预，保证真空夹具正常工作，保障了工件的加工精度并保护了加工设备和刀具，使生产流程正常进行；也有效地保护了真空发生器，提高真空发生器的使用寿命；采用自动排水装置为将来实现更进一步的加工自动化创造了条件。
权利要求
1.一种防止数控机床真空夹具失效的装置，包括真空源、用于夹固工件的真空夹具、真空管路、控制电路；其特征在于，所述真空管路连接真空源与真空夹具，在真空管路中设有真空过滤器和真空表，所述真空过滤器位于整个真空管路的最低位置，真空过滤器的进气口连接通向真空夹具的真空管路，真空过滤器的出气口连接通向真空源的真空管路，在真空过滤器的排水口设有排水电磁阀；在连接真空源与真空过滤器的真空管路中设有所述真空表；所述真空夹具上设有接近传感器；所述控制电路连接所述真空表、排水电磁阀、接近传感器和数控机床。
2.根据权利要求I所述的一种防止数控机床真空夹具失效的装置，其特征在于，所述真空源是工厂中央真空系统管路，在所述中央真空系统管路与所述真空管路的连接处设置有启动电磁阀。
3.根据权利要求I所述的一种防止数控机床真空夹具失效的装置，其特征在于，所述真空源是真空发生器，真空发生器可以是一台，或是多台并联；所述真空发生器的供气口连接一个启动电磁阀，启动电磁阀与一个压缩空气管路连接；所述压缩空气管路上设有自动排水三联件；自动排水三联件的进气口与压缩空气气源管路连接，自动排水三联件的出气口与所述启动电磁阀连接；所述真空发生器的真空口与所述真空管路连接；所述压缩空气气源的压力大于O. 6mPa。
4.根据权利要求I所述的一种防止数控机床真空夹具失效的装置，其特征在于，所述真空夹具的真空吸附面积小于5000平方厘米；所述接近传感器至少是二支，接近传感器的探测头位于工件与真空夹具的接触面部位，接近传感器的到位信号指示工件与真空夹具接触面之间的间隙小于O. 3mm。
5.根据权利要求I所述的一种防止数控机床真空夹具失效的装置，其特征在于，所述真空管路的真空度为85-90kPa ;所述真空管路的管径为15毫米至25毫米，真空管路的长度不大于6米；其中真空过滤器至真空夹具之间的真空管路长度不大于3米，真空过滤器至真空源之间的真空管路长度不小于I. 5米；真空过滤器至真空源之间的真空管路任何一段的坡度不小于5% ;真空过滤器至真空夹具之间的真空管路任何一段的坡度不小于10%。
6.一种防止数控机床真空夹具失效的方法，所述方法是基于权利要求I所述的一种防止数控机床真空夹具失效的装置的操作方法，其特征在于，所述操作方法是开启真空源，真空管路与真空夹具产生真空度，工件被吸附在所述真空夹具上，所述接近传感器探测到工件与真空夹具之间的间隙达到允许值时发出工件到位信号，所述真空管路达到设定的真空度时空表发出真空度到位信号，数控机床启动加工工件，数控机床完成加工后，切断真空管路的真空源，更换工件，真空表探测到真空管路恢复到标准大气压后，排水电磁阀开启，在更换工件、切断真空管路的真空源期间排除真空管路中的液体；使用控制电路监控工作流程并与数控机床联动。
7.根据权利要求6所述的一种防止数控机床真空夹具失效的方法，其特征在于，所述工件与真空夹具之间的间隙的允许值是小于O. 3mm。
全文摘要
本发明涉及一种防止数控机床真空夹具失效的装置和方法，由真空管路为真空夹具提供工作真空源，使用真空表检测真空管路的真空度；使用接近传感器将工件与真空夹具之间的间隙保持在允许范围之内，控制进入真空夹具的冷却液容量；使用真空过滤器收集真空管路中的水分；使用排水电磁阀自动排水；选择在工件更换期间排水；使用控制电路监控工作流程并与数控机床联动；本发明的有益效果是自动排除真空管路中的液体，使真空夹具正常工作；不影响正常的加工工艺流程，不受人为因素的干扰，保证了设备安全和生产流程的可靠进行。
文档编号B23Q11/00GK102886690SQ20121033933
公开日2013年1月23日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者潘俊鹏 申请人:艾蒂盟斯(苏州)压铸电子技术有限公司