Сколько сжатого воздуха в час требуется для смены инструмента, охлаждения и других операций на обрабатывающем центре типа «Лунмэнь»?

Введение: Роль сжатого воздуха в портальном обрабатывающем центре

В процессе эксплуатации обрабатывающего центра с ЧПУ «Лунмэнь» сжатый воздух является незаменимым источником энергии и вспомогательной средой. Он используется не только для приведения в действие механизма автоматической смены инструментов, но и широко применяется для охлаждения шпинделя, удаления стружки с деталей, а также в пневматических зажимных устройствах и других узлах. Понимание расхода сжатого воздуха в различных системах имеет важное значение для рационального подбора оборудования источников воздуха и снижения эксплуатационных затрат на производственном участке.

Характеристики потребления сжатого воздуха системой автоматической смены инструмента (ATC)

Система автоматической смены инструментов является одним из наиболее энергозатратных узлов станка. Процесс смены инструмента в основном осуществляется за счёт работы пневматических цилиндров, приводящих в движение поворот инструментального патрона, а также роботизированного манипулятора, выполняющего拔 и вставку инструмента, и механизма ослабления‑надёжного зажима шпинделя.

• Мгновенный расход газа велик: При однократном смене инструмента в кратчайший момент требуются высокое давление и большой расход воздуха, чтобы обеспечить быстроту и плавность выполнения операции.
• Однократное время короткоеХотя мгновенный расход потока велик, замена резца занимает всего от нескольких до десятка секунд.
• Подвержено влиянию такта обработкиОбщий расход сжатого воздуха в час напрямую зависит от частоты смены инструмента в процессе обработки. При обработке сложных деталей, требующих частой смены инструмента, расход сжатого воздуха данной системы существенно возрастает.

Постоянный расход системы охлаждения и удаления стружки

Система охлаждения и удаления стружки составляет основную часть базового часового расхода сжатого воздуха станка; её характерной особенностью является непрерывное или высокочастотное потребление воздуха.

• Уплотнение воздушной завесой для шпинделяДля предотвращения попадания смазочно‑охлаждающей жидкости и пыли в подшипники шпинделя на его переднем конце обычно устанавливается воздушная завеса; для этой системы необходимо непрерывное подаче сжатого воздуха.
• Сдувание стружки с детали и направляющихВ процессе обработки для удаления стружки с поверхности деталей и защитных кожухов направляющих применяются высоконапорные пневматические пистолеты или стационарные сопла; расход сжатого воздуха зависит от числа сопел и продолжительности их включения.
• Центральный выход воды и газа с повышением давления: В некоторых станках система централизованного подачи охлаждающей жидкости в шпиндель использует газожидкостный насос‑повыситель, что требует значительных затрат сжатого воздуха для создания высокого давления.

Оценка расхода сжатого воздуха другими вспомогательными пневматическими системами

Помимо основных функций — смены инструмента и охлаждения с удалением стружки — портальные обрабатывающие центры требуют подачи сжатого воздуха и для множества вспомогательных операций:

• Пневматический зажимный инструмент: Пневматические прижимные планки или зажимы, используемые для фиксации заготовок, в течение всего времени зажатия потребляют сжатый воздух.
• Телескопический защитный кожух: На некоторых крупногабаритных портальных станках защитные кожухи направляющих приводятся в движение пневматически и при выдвижении требуют подачи сжатого воздуха.
• Гидравлический аккумулятор: В гидравлических системах некоторых станков в качестве приводного средства для аккумуляторов используется сжатый воздух, поэтому необходимо периодически поддерживать давление.

Метод оценки совокупного часового расхода газа

Поскольку обрабатывающие центры с портальными станинами различных типоразмеров существенно различаются по величине хода, мощности шпинделя и количеству пневматических компонентов, невозможно установить абсолютно фиксированный норматив расхода сжатого воздуха в час. Научный подход к оценке заключается в следующем:

• Ссылка на табличку с данными оборудованияНа табличке станка или в техническом руководстве обычно указывается «Расход воздуха» (единицей измерения чаще всего служат литры в минуту или кубические метры в минуту). Умножив указанный на табличке расход воздуха за минуту на 60, можно получить теоретический часовой расход воздуха.
• Учитывать потери в трубопроводной сетиПри проектировании компрессорной установки в реальном производственном цехе необходимо учитывать утечки в воздухопроводах и потери давления; как правило, к расчётному расходу сжатого воздуха добавляют запас в размере 10–20%.
• Оценка пикового спросаЕсли в цехе установлено несколько единиц оборудования, необходимо учитывать пиковое потребление сжатого воздуха при одновременной смене инструмента или очистке от стружки на нескольких станках, чтобы избежать резкого снижения давления в сети.

Практические рекомендации по оптимизации использования сжатого воздуха

В целях снижения расхода сжатого воздуха и обеспечения стабильной работы станков на производственном участке могут быть внедрены следующие оптимизационные меры:

• Регулярная проверка на утечкиУтечка сжатого воздуха — это крупнейший скрытый источник потерь; следует регулярно проверять воздушные трубопроводы, соединения и электромагнитные клапаны, своевременно устраняя места утечек.
• Рациональное регулирование давления: При соблюдении требований обработки следует несколько понизить давление воздуха для удаления стружки, чтобы избежать чрезмерной подачи воздуха.
• Оптимизация программы: За счёт оптимизации программы ЧПУ‑обработки удаётся сократить количество ненужных холостых перемещений и сократить время, затрачиваемое на продувку стружки в режиме, не связанном с резанием, что позволяет снизить общий расход сжатого воздуха.