机床设备控制系统中的冷却气动功能自动切换共享阀块的制作方法

本发明涉及数控机床领域，尤其是数控五轴机床冷却气动系统的自动切换共享阀块。

背景技术：

目前，现有的数控铣镗床冷却气动系统都采用分体式设计，即冷却系统有一套专用的元件和设计，气动系统也有一套专用的元件和原理，两套系统不能互通互用。如图3所示，现有的滑枕冷却、气动系统就是各有一套独立控制系统，每套系统都需要单独配相应的执行元件，尽管这些元件是标准件，因此造成了设备布局不紧凑、元件数量巨大，设备维护不方便等问题。这样也就增大了设备的制造成本和维修成本。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种机床设备控制系统中的冷却气动功能自动切换共享阀块，冷却系统和气动系统共用一套控制模块和阀组件，实现自动的液压切换功能。

本发明的机床设备控制系统中的冷却气动功能自动切换共享阀块，包括设备控制系统中的液压程序、开关、阀件，其特征在于包括自动切换冷却气动功能的控制程序和出、入口集中在一起的阀件组件；执行所述控制程序自动冷却气动功能切换的液压、电气连接：外冷入口与内冷入口分别对称连接，外冷入口连接外冷流量开关、外冷单向阀，并串联外冷切换阀、外冷气动清洁单向阀连通外冷出口，与气动入口相连的气动切换阀与外冷气动清洁单向阀连接后再通过内冷气动清洁单向阀连接内冷切换阀、立铣头内冷与直角头内冷切换用三位两通阀至直角头内冷出口、立铣头内冷出口；内冷入口连接内冷流量开关、内冷单向阀，并通过内冷切换阀连接三位两通阀、通过内冷气动清洁单向阀连接与气动入口相连的气动切换阀；与气动入口相连的附件头锥孔清洁切换阀连接附件头气动气密封出口、附件头气动锥空清洁出口；

自动切换冷却气动功能的控制程序：首先要在step7-300语言环境下编辑定义可存储和传递数值的plc变量，根据应用定义好存储变量的数据块，应用定义好的某一地址变量，编辑冷却气动功能自动切换控制的plc程序；判断作业指令是否需要内冷，如果需要则启动内冷泵及内冷切换阀，并通过立铣头与直角头内冷切换阀来为立铣头或直角头提供内冷，如果内冷完成则关闭内冷单向阀并启动内冷气动清洁单向阀对内冷进行管路清洁，然后停止内冷泵工作；气动切换阀启动plc程序判断，如果需要附件头锥孔清洁功能，则附件头锥孔清洁切换阀启动，实现机床附件头的锥孔清洁功能；如果需要外冷功能，则启动外冷泵及外冷切换阀，当外冷完成关闭外冷单向阀，再外冷气动清洁单向阀进行外冷管路的清洁，然后停止外冷泵；气动切换阀再次启动编辑plc程序，完成整个控制流程。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明在保证冷却、气动功能的前提下只使用一套控制系统，应用一套共享阀块完成冷却气动的自动切换功能，可以减少元件的数量达到40％以上，显著节约了元件成本和维护成本；

2、在机床运行过程中，本发明是通过共享控制系统来控制冷却液和气体的阀件切换，这样可以显著的提高机床的运行效率，可以提高至少10％的工作效率。

3、本发明由于减少了元件数量，减少故障率，所以机床的可靠性也相应提高。

附图说明

图1为本发明的气动冷却阀块液压原理图；

图2为冷却气动功能共享控制模块的执行阀件结构图；

图3为原有技术的滑枕气动、冷却各自控制、执行装置示意图；

图4为本发明滑枕气动、冷却自动切换控制、执行装置示意图；

图5为本发明控制程序流程框图；

图6为本发明冷却气动功能共享控制模块的程序执行代码。

图1中各条管路a～h：a气动入口，b外冷入口，c内冷入口，d立铣头内冷出口，e直角头内冷出口，f外冷出口，g附件头气动气密封出口，h附件头气动锥空清洁出口；1外冷流量开关，2内冷流量开关，3外冷单向阀，4内冷单向阀，5三位两通的立铣头内冷与直角头内冷切换阀，6气动切换阀，7外冷切换阀，8内冷切换阀，9附件头锥孔清洁切换阀，10外冷气动清洁单向阀，11内冷气动清洁单向阀。

图2阀块中的阀件：a1气动入口，b1外冷入口，c1内冷入口，d1立铣头内冷出口，e1直角头内冷出口，f1外冷出口，g1附件头气动气密封出口，h1附件头气动锥空清洁出口，各阀件对应图1中各条管路a～h。

具体实施方式

这种机床设备控制系统中的冷却气动功能自动切换共享阀块，包括设备控制系统中的液压程序、开关、阀件，其特征在于包括自动切换冷却气动功能的控制程序和出、入口阀件集中在一起的阀块；执行所述控制程序自动冷却气动功能切换的液压、电气连接：见图1、图2，外冷入口b1连接外冷流量开关1、外冷单向阀3，并串联外冷切换阀7、外冷气动清洁单向阀10连通外冷出口f1，与气动入口a1相连的气动切换阀6与外冷气动清洁单向阀10连接后再通过内冷气动清洁单向阀11连接内冷切换阀8、立铣头内冷与直角头内冷切换阀5至直角头内冷出口e、立铣头内冷出口d1；内冷入口c连接内冷流量开关2、内冷单向阀4，并通过内冷切换阀8连接立铣头内冷与直角头内冷切换阀5、通过内冷气动清洁单向阀11连接与气动入口a1相连的气动切换阀6；与气动入口a1相连的附件头锥孔清洁切换阀9连接附件头气动气密封出口g1、附件头气动锥孔清洁出口h1。

图2中是把图1气动、冷却的出入口集中在一起，共用支撑箱体，形成阀块的结构：气动入口a1与外冷出口f1在左侧；外冷入口b1和内冷入口c1并列在中间；立铣头内冷出口d1在右前底部直角头内冷出口e1在右侧前部附件头气动气密封出口g1在右端、附件头气动锥空清洁出口h1在右侧后部。

1)气动通路实现

高压空气通过气动入口a1进入到共享模块，在共享模块中，当气动切换阀6的电磁铁断电时，气动切换阀6处于左位断开状态，此时高压空气分别通过附件头气动气密封出口g1、附件头气动锥孔清洁出口h1，实现附件头气动气密封与附件头气动锥空清洁功能，附件头锥孔清洁切换阀9用于切换附件头锥孔清洁路的通断；当气动切换阀6的电磁铁通电时，气动切换阀6处于右位连通状态，此时高压空气分别经外冷气动清洁单向阀10、内冷气动清洁单向阀11通过立铣头内冷出口g1、直角头内冷出口e1、外冷出口f1，实现内冷与外冷的气动清洁功能，外冷切换阀7、内冷切换阀8用于控制内冷与外冷气动清洁功能的通断，立铣头与直角头内冷切换阀5用于切换立铣头与直角头的气动清洁功能。

2)外冷通路实现

冷却液通过外冷入口b1进入共享模块，在共享模块中，冷却液经过外冷流量开关1与外冷单向阀3到达外冷出口f1，实现机床外冷功能，通路中外冷切换阀7用于控制外冷功能的通断。

3)内冷通路实现

冷却液通过内冷入口c1进入共享模块，在共享模块中，冷却液经过内冷流量开关2与内冷单向阀4到达立铣头内冷出口g1、直角头内冷出口e1，实现机床内冷功能，通路中内冷切换阀8用于控制内冷功能的通断，立铣头与直角头内冷切换阀5用于切换立铣头与直角头的内冷功能。

自动冷却气动功能切换共享的控制程序如图5所示：

首先要在step7-300语言环境下编辑定义可存储和传递数值的plc变量，如db109,根据应用定义好的db109地址变量，编辑冷却气动功能自动切换控制的plc程序。判断是否需要内冷，如果需要则启动内冷泵及内冷切换阀8，并通过立铣头与直角头内冷切换阀5来为立铣头或直角头提供内冷，如果内冷完成则关闭内冷单向阀4并启动内冷气动清洁单向阀11对内冷进行管路清洁，然后停止内冷泵工作，气动切换阀6启动；plc程序判断如果需要进行附件头锥孔清洁功能，则附件头锥孔清洁切换阀9启动，实现机床附件头的锥孔清洁功能；如果需要外冷功能，则启动外冷泵及外冷切换阀7，当外冷完成关闭外冷单向阀3，再外冷气动清洁单向阀10进行外冷管路的清洁，然后停止外冷泵，启动气动切换阀6；最后编辑plc程序，完成整个控制流程。

如图6所示自动冷却气动功能切换共享模块的程序执行逻辑为：

代码第1)、2)行为面板内冷按键定义；代码第3)、4)行为面板外冷按键定义；附件头气动气密封出口g常开吹气；代码第5)行为系统给出换刀换头启动信号，第6)行为附件头锥孔清洁切换阀通电，执行5)、6)行命令附件头气动锥孔清洁出口h吹气；代码第7)行为气动切换阀(6)通电，代码第8)行为外冷切换阀(7)通电，执行7)、8)行命令外冷出口f出气，对外冷路进行清洁；代码第9)行为气动切换阀(6)通电，代码第10)内冷切换阀(8)通电，执行9)、10)行命令立铣头内冷出口d出气，对立铣头内冷路进行清洁；代码第11)行为气动切换阀(6)通电，代码第12)行内冷切换阀(8)通电，代码第13)行立铣头与直角头通路切换阀(5)通电，执行11)、12)、13)行命令直角头内冷出口e出气，对直角头内冷路进行清洁；代码14)行为代码启动外冷泵，代码15)行为按键启动外冷泵，代码第16)行外冷切换阀(7)通电，执行代码14)、15)、16)行外冷出口f出水，进行外冷；代码17)行为代码启动内冷泵，代码18)行为按键启动内冷泵，代码第19)行内冷切换阀(8)通电，执行代码17)、18)、19)行立铣头内冷出口d出水，进行立铣头内冷。代码20)行为内冷切换阀(8)通电，代码21)行立铣头与直角头通路切换阀(5)通电，执行代码20)、21)行直角头内冷出口e出水，进行直角头内冷。