钻床的气动控制
钻机的气动控制
（三）、传令机 构气控元件
3 、 QF515 型 导 气 龙 头 ：
用于连接不转
动的供气管线和装 有气离合器的转动 的轴头，将压缩空 气导入气离合器。 冲管1与转动的轴头 相连接并随之转动， 密封盖在弹簧的作 用下与冲管端面贴 合，形成动密封， 由进气口来的压缩 空气便可由静止的 供气管线进入旋转 的轴头中，送至离 合器。
1—冲管 2—主体 3- 轴承 4—隔圈 5—轴泳弹性挡圈 6—盖 7—密封圈 8—0型圈 9—压圈 10—弹簧
（三）、传令机 构气控元件
4、快速放气阀：
快速排气 阀可使气缸活 塞运动速度加 快，特别是在 单作用气缸情 况下，可以避 免其回程时间 过长。为了降 低排气噪声， 这种阀一般带 消声器。
不论采用何种控制方法（机、液、电、气等）要对钻机 进行控制的主要内容都是一样的。控制系统的主要功用应包 括： 1、动力机的启动、停车、调速及并车； 2、绞车滚筒的启动、停车、排档、刹车及紧急制动； 3、转盘的启动、停车、排档和倒车； 4、泥浆泵的启动与停车； 5、传动系统的挂合与摘离； 6、气动卡瓦、猫头、自动大钳的操作控制； 7、附助机组的启动与停车（如空压机）。
（三）、传令机 构气控元件
6、压力调节阀 压力调节阀是自动控制压风机爆出一定输出气压的自动控制元件，它和两用继 气器配合使用，能自动控制压风机气胎离合器的摘挂。
（三）、传令机 构气控元件
7、安全阀
安全阀是用来防止系 统内压力超过最大许用压 力以保护回路或气动装置 的安全。 图10-28为安全阀的工作 原理图。阀的输入口与控 制系统（或装置）相连， 当系统压力小于此阀的调 定压力时，弹簧力使阀芯 紧压在阀座上，如图1028（a）所示。当系统压 力大于此阀的调定压力时， 则阀芯开启，压缩空气从 R口排放到大气中，如图 10-28（b）所示。此后， 当系统中的压力降低到阀 的调定值时，阀门关闭， 并保持密封。
第六章钻机气控制系统(第三讲)
钻井机械电子教案
图6-19
②常闭接法(用于 换档微动装置)： 孔D接进气孔；孔C 接送气孔，孔B通大 气孔。 未按下按钮时，孔 D、孔C互不相通，孔 C→孔B(通大气)。 按下按钮时，孔 D→孔C，压缩空气通 过。
钻井机械电子教案
（4）两用继气器：当直接由发令元件向控制机构送气时， 管线长、进气慢、挂档时间长，而气摩擦离合器在进气慢、 压力低的情况下，容易打滑发烧。所以在一些经常摘、挂的 气离合器中，常用间接进气，即在管路中加上一个继气器 (如图6-20所示)，利用控制气推开继气器的阀门，使干线 (较粗的气管)中的压缩空气通过继气器很快进入离合器中。
图6-12
钻井机械电子教案
向右转动手柄凸轮时， 弹簧(3)伸长，最终将使下 钢珠与下座脱离，执行机 构和胶皮隔膜上部的压缩 空气，通过已打开的空心 管子从A孔中放空，此为放 气过程。 通过调节其尾部的调节 螺钉，可以调节其出口压 力。
图6-12
钻井机械电子教案
◆双向调压阀： 双向调压阀的进气、调 压、放气与单向调压阀一 样。不同在于“双向”与 “单向”之别。对那些需 要相互制约的控制，如F －200钻机绞车滚筒轴的 高低速离合器等都采用这 种双向调压阀。
钻井机械电子教案 （2）三位五通转阀(三 通气开关) 作用：三通气开关是 控制两个相互有联锁关 系的气离合器的，也就 是说这两个气离合器不 允许同时进气。如图617所示。三通气开关的 结构、原理和二通气开 关基本相同。所不同的 是它有两个通大气孔A1 和A2，两个通执行机构 的送气孔E1和E2。
图6-17
钻井机械电子教案 调压阀的结构图如图6-11所示， 工作原理如图6-12所示。
图6-11
图6-12
钻井机械电子教案
气动钻机工作原理
气动钻机工作原理
气动钻机是一种利用气体动力实现钻孔的工具。
其工作原理是通过将气体压缩成高压气体，然后通过排气阀控制气体的流动，进而转换为动力。
具体的工作步骤如下：
1. 气源供给：将气源（通常是压缩空气）通过气管连接到气动钻机的气动系统。
2. 安装钻头：将需要使用的钻头安装在气动钻机的钻头夹持装置上。
3. 排气阀控制：通过控制排气阀的开启和关闭来控制气体的流动。
当排气阀关闭时，气源供给的高压气体无法排出，形成高压区域。
4. 钻孔操作：当排气阀打开时，高压气体会迅速排出，产生气动力。
这个气动力会被传递到钻头上，使钻头旋转。
同时，钻头的切削部分也会进入工件，完成钻孔操作。
5. 冷却润滑：在钻孔的同时，气动钻机通常会喷洒一些冷却润滑剂，以降低钻头和工件的摩擦，减少摩擦热量的产生，并且冲洗掉钻孔过程中产生的切屑。
通过循环以上步骤，气动钻机可以连续进行钻孔操作。
它具有结构简单、体积小、重量轻、维护方便等优点，适用于一些需要移动和灵活操作的场合。
钻机气控制系统
图6-10
调压阀是基本控制元件，如将控制手柄改为手轮、脚踏板等，可构成手轮调压阀、脚踏 板调压阀、以及高低压气瓶中的减压阀。如图6-10。
202X
第六章 钻机 气控制系统
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6.1 概述
钻机的控制系统是整套钻机必不可少的组成部分，它是钻机的中枢神经系统。
6.1.1 钻井工艺对控制系统的要求 控制要迅速、柔和、准确及安全可靠； 操作要灵活方便、省力，维修以及更换元件容易； 操作协调，便于记忆。
①传动柔和，具有弹性、抗冲击、吸收振动； ②操作省力、方便、迅速、易于实现远距离集中控制
； ③结构简单、寿命长；
④反应快； ⑤能准确地控制所传递的扭矩；
⑥能补偿安装误差。
图6-2
通风型气胎离合器
通风型气胎离合器是在普通气胎离合器的基础 上发展起来的。其特点是：隔热和通风散热性 能好，气胎本身在工作时不承受扭矩；挂合平 稳、摘开迅速、摩擦片厚、寿命长；易损件少， 更换易损件方便；经济性好。
2.空气过滤器
作用是滤除压缩空气中所含的液态 水滴、油滴、固体粉尘颗粒及其它 杂质。
空气过滤器按滤芯材料不同可分为：纸质、织物、陶瓷、泡沫 塑料和金属等形式。常用的是纸质式和金属式。 3.空气干燥器
作用是降低压缩空气的湿度，为系统提供所需要的干燥压缩空 气。
空气干燥器分：冷冻式、无热再生式、加热再生式。 4.除油器和分水排水器
6.4.1 压力控制阀
压力控制阀：利用压缩空气作用在阀芯的力和弹簧力平衡的原理， 控制压缩空气的压力，进而控制执行元件动作顺序。 压力阀主要有：减压阀、溢流阀、顺序阀、调压继电器。
1.减压阀（调压阀）
作用：将出口压力调节在比进口压力低的调定值上，并能使输出压 力保持稳定。 减压阀又称调压阀，分为直动式和先导式两种。 减压阀用在压缩空气配制装置内，不管供气孔进入的压缩空气的气 压多大、流量如何，经过减压阀后，都能给出稳定的和减小了的气 压供给气控系统。在上、下储气罐之间装上减压阀，可以使输出气 罐压力保持稳定，不产生(或较少产生)压力波动，从而保证了各个控 制阀件性能恒定。
Z3040摇臂钻床及其电气控制分析
Z3040摇臂钻床及其电气控制分析摇臂钻床介绍摇臂钻床是一种常见的金属加工设备，也称为卧式钻床。
其主要特点是钻头能够在三维空间内活动，可以用于钻孔、铰孔、攻丝等金属加工操作。
Z3040型号摇臂钻床是一种中等规模的设备，适用于批量生产及中小型零件加工。
该型号摇臂钻床的规格参数如下：•钻孔直径：40mm•钻孔深度：200mm•最大距离：350mm•主轴锥度：MT4•主轴转速：75-1220rpm•主机电机功率：1.5KW•外形尺寸：9805201920mm摇臂钻床电气控制分析摇臂钻床的电气控制主要包括电机控制、机械限位控制、开关控制等。
其中，电机控制是最关键的部分。
电机控制Z3040型号摇臂钻床的主机电机采用交流电机。
控制电路主要包括电源接线、电机启动、运行和停止等。
电源接线摇臂钻床的电源接线通常采用三相四线制。
将三相电源线分别接到电机的U、V、W三个端子上，将电源的零线接到电机的中性点上。
电机的两端还需要接地线，以保证设备的安全使用。
电机启动摇臂钻床的电机启动通常采用星角启动控制方法。
在电机实际运行前，需要将电源接线板上的开关先拨到星形位置，之后再拨到角形位置，电机才能正常运行。
电机运行在摇臂钻床运行过程中，电机需要不断地提供动力。
若需要提高或降低电机输出功率，则需要通过变频器来调节电源电压和频率。
电机停止摇臂钻床的电机停止通常采用电磁制动器控制方法。
在电机停止后，制动器会立即对电机进行制动，防止电机惯性运动。
机械限位控制机械限位控制是摇臂钻床电气控制的一种重要控制方式。
垂直限位器摇臂钻床的钻头最多可向下垂直移动一定的距离。
当钻头下降到设定的位置时，垂直限位器将会自动触发，限制钻头的下降深度，避免设备的损坏。
水平限位器摇臂钻床的工作台可以沿水平方向移动。
设备的水平限位器主要用于控制工作台的行程，确保设备的工作范围在设定范围内，以保证设备安全运行。
开关控制开关控制是摇臂钻床电气控制中的一项基本功能。
钻机电控气控制系统使用说明书
钻机电控气控制系统使用说明书一、概述数字化钻机气液控制系统以西门子公司最新的S7-314-2DP PLC 为核心，应用集中控制方式，对司钻操作命令及系统反馈状态进行采集，控制司钻房阀岛、绞车阀岛、并车箱阀岛内各电磁阀的通断，从而控制整个钻机系统的工作。
系统选用西门子TP270 10.4寸触摸屏用于监视控制开关操作及输出状态，并具有在控制开关故障情况下通过触摸屏直接对系统操作的冗余功能。
系统采用山特UPS在线式不间断电源供电，可保证系统在外部供电中断的情况下连续工作2小时以上，保障系统安全。
考虑到油田的防爆、防震、防护诸因素，PLC系统安装在防爆电控箱内，所有输入输出信号均通过航空快拔接插件与防爆电控箱连接，并经接线端子连接至PLC。
整个系统性能稳定、可靠，抗干扰能力强，设计布局合理，操作简单，易于维护、维修。
本系统预留了PROFIBUS总线接口，可作为PROFIBUS主站，控制其他符合PROFIBUS总线协议的设备。
在硬件设备不作大的变动的前提下，可通过软件对系统升级。
二、技术指标1、电源供给：AC220V ±15% 50Hz2、电源输出精度DC24V±150mV3、电源裕度120W+600W4、不间断在线电源工作时间≮2小时5、PLC端口输出电流0.5A6、PLC端口输出电压24V-0.3V7、PLC端口输出短路保护电子式8、TP270触摸屏防护等级（前面板）IP659、TP270触摸屏防护等级（后面板）IP2010、TP270触摸屏前面板尺寸212*156mm11、TP270触摸屏开孔尺寸198*142*45mm12、使用温度：－15℃～65℃13、相对湿度：≮95％（25℃时）14、响应时间≯20mS15、MTBF ≮50000H三、系统结构图四、操作说明１、首次使用，打开司钻房防爆电控箱门，拨动ＰＬＣ电源开关到ON状态，拨动ＰＬＣ模式选择开关到RUN状态。
ＰＬＣ上相关开关如下图所示。
Z3040钻床电气控制系统
外立柱上
现代电气自动控制技术
Y SH X
2.4 Z3040钻床电气控制系统
摇臂钻床上运动形式有：
主运动：主轴带动钻头的旋转运动；
进给运动：钻头的上下运动；
辅助运动：摇臂可沿外立柱的圆柱面上下垂直 调整位置；主轴箱可沿摇臂的导轨横向调整位置； 摇臂及外立柱绕内立柱转动至不同的位置；工作时 可以很方便的调整主轴的位置（工件不动）。
现代电气自动控制技术
Y SH X
2.4 Z3040钻床电气控制系统
主轴箱与立柱的夹紧与松开控制 SQ3(17)↓
主轴箱和立柱的夹紧与松开均采用液压操纵，二 者同时进行。工作时要求电磁阀YV不通电。
SB5↓ KM4 ↓
KM4 (17) ↓
—断开KM5
KM4 (7) ↓ 主轴箱松开 立柱松开 —M3正转
后两者为手动，另外还需考虑主轴箱、摇臂、
内外立柱的夹紧和松开。
现代电气自动控制技术
Y SH X
2.4 Z3040钻床电气控制系统
由于钻床的运动部件多，故采用多电动机拖动，
主运动和进给运动共用一台电动机拖动，通过机械变
速机构调节主轴转速和进刀量。
主轴正反转是通过液压油缸推动正反转摩擦离
合器进行控制的。主轴箱、摇臂、内外立柱的夹紧动
主电机控制电路
SB2↓ KM1↓ M1起动
SB1↓ KM1↑ M1停
摇臂升降及夹紧控制 摇臂升降过程是按松 开升降夹紧顺序进行 的。
现代电气自动控制技术
Y SH X
2.4 Z3040钻床电气控制系统
上升： SQ3(17)↓
KT (17) ↓ 断开KM5
SB3↓ KT ↓ KT (15) ↓ KM4 ↓—M3正转
Z3040_型摇臂钻床的电气控制
Z3040 型摇臂钻床的电气控制钻床按用途和结构可分为立式钻床、台式钻床、多轴钻床、摇臂钻床及其它专用钻床等。
一、主要结构及运动形式摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成，主运动：主轴的旋转运动；进给运动：主轴的纵向进给；辅助运动：摇臂沿外立柱垂直移动；主轴箱沿摇臂长度方向移动；摇臂与外立柱一起绕内立柱回转运动。
二、电力拖动特点及控制要求三、液压系统简介该摇臂钻床具有两套液压控制系统，一个是操纵机构液压系统；一个是夹紧机构液压系统。
前者安装在主轴箱内，用以实现主轴正反转、停车制动、空档、预选及变速；后者安装在摇臂背后的电器盒下部，用以夹紧松开主轴箱、摇臂及立柱。
1 ．操纵机构液压系统该系统压力油由主轴电动机拖动齿轮泵供给。
主轴电动机转动后，由操作手柄控制，使压力油作不同的分配，获得不同的动作。
操作手柄有五个位置：“空档”、“变速”、“正转”、“反转”、“停车”。
2 ．夹紧机构液压系统夹紧机构液压系统压力油由液压泵电动机拖动液压泵供给，实现主轴箱、立柱和摇臂的松开与夹紧。
其中主轴箱和立柱的松开与夹紧由一个油路控制，摇臂的松开与夹紧由另一个油路控制，这两个油路均由电磁阀操纵，主轴箱和立柱的夹紧与松开由液压泵电动机点动就可实现。
摇臂的夹紧与松开与摇臂的升降控制有关。
3.3.4 电气控制电路分析１．主电路分析M1 为单方向旋转，由接触器 KM1 控制，主轴的正反转则由机床液压系统操纵机构配合正反转摩擦离合器实现，并由热继电器 FR1 作电动机长期过载保护。
M2 由正、反转接触器 KM2 、 KM3 控制实现正反转。
控制电路保证，在操纵摇臂升降时，首先使液压泵电动机起动旋转，供出压力油，经液压系统将摇臂松开，然后才使电动机M2 起动，拖动摇臂上升或下降。
当移动到位后，保证 M2 先停下，再自动通过液压系统将摇臂夹紧，最后液压泵电机才停下。
M2 为短时工作，不设长期过载保护。
M3 由接触器 KM4 、 KM5 实现正反转控制，并有热继电器 FR2 作长期过载保护。
钻机的气控制系统
油分离器。
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石油钻采机械——任连城
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钻机的控制系统
2)螺杆式压缩机的组成 :
主要零部件有：
阴螺杆、阳螺杆、 机体、轴承、同步齿轮 以及密封组件等。
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石油钻采机械——任连城
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钻机的控制系统
3、 活塞式压缩机与螺杆式压缩机的特性比较
螺杆压缩机性能优良，具有长时间连续工作能力。它与活塞式压缩机 相比，具有易损件少,大修周期长,耗能少，气量无级调节等优点，可实现自 动控制,无人值守，适应钻机配套要求。
钻井机械
第六章
钻机的控制系统
本章主要内容： 1、 钻井（气）控制系统的特点与组成； 2、气源装置、执行元件、控制元件； 3、气动控制基本回路 4、钻机液压控制系统简介
2018/5/19 石油钻采机械——任连城 1
钻机的控制系统
第一节 概 述
一、控制系统的作用
1、动力机的启动、调速、并车、停车；
2、绞车的启动、停车、换档、刹车及紧急停车； 3、转盘的启动、停车、换档、倒车； 4、钻井泵的启动、停车； 5、传动系统的挂合及摘离； 6、气动卡瓦、气液大钳、液压猫头、其他辅助设备的操作控制；
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石油钻采机械——任连城
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钻机的控制系统
二、气源处理装置
1、冷却器
压缩机排出的压缩空气有很 高的温度，可达150多度，其中也 含有许多水、油蒸汽，必须加以 冷却。 冷却的目的：一是降温，二是 让水、油蒸汽冷凝后除去。 冷却方式：风冷却；水冷却。
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石油钻采机械——任连城
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石油钻采机械——任连城
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钻机的控制系统
浅析半自动钻床纯气动控制系统的设计
浅析半自动钻床纯气动控制系统的设计随着现代化工业技术的发展，由液压技术、气动技术、传感器技术、PLC技术等学科的相互渗透而形成的机电一体化技术，已成为当今工业科技的重要组成部分。
笔者长期从事液压传动与气动技术的教学，教材中关于双缸行程控制回路设计的讲解中，有一部分学生在设计思路上不明确，对于障碍信号不知道如何消除，以至于不能正确理解教材中气路的工作原理。
下面笔者就以半自动钻床纯气动控制系统的设计来说明气路的设计方法与技巧。
在半自动钻床纯气动控制回路中，有两个气缸：一个是起夹紧工件作用的夹紧缸A，另一个是用来驱动钻床主轴的轴向运动，产生钻削进给运动的进给缸B。
该钻床要求：按下启动按钮后，两个气缸按照一定的顺序要求先后动作，完成一个工作循环。
即工作要求为：夹紧缸伸出夹紧工件→切削缸切削进给→切削缸退回→夹紧缸松开工件退回。
对半自动钻床的工作过程進行分析：在该半自动钻床的工作过程中，进给缸和夹紧缸在不同的工作阶段分别需要有不同的动作，因此，其回路的控制关键是在相应的阶段对两个气缸的主控元件发出适当的控制信号，以此来控制气缸按要求依次工作。
也就是说，当按下启动按钮后，需要夹紧缸伸出，当夹紧缸伸出到1/ 7位后，表示工件已经夹紧，此时需要发出一个位置信号，该信号用来控制切削缸的伸出;当切削缸伸出到位后，表明对工件已经切削加工完成，此时需要发出一个位置信号，该信号用来控制切削缸的退回;当切削缸退回到位后，需要发出一个位置信号，该信号用来控制夹紧缸的退回;当夹紧缸退回到位后，应该发出一个信号，表明一个工作循环结束。
当然，半自动钻床的两个气缸的初始状态必须是夹紧缸和切削缸都处于缩回状态。
经过以上对半自动钻床的气动控制系统的分析，整理出该控制气路需要以下气动元件：启动按钮，一个常开型的3/2阀;夹紧气缸A、切削气缸B，两个双作用气缸;控制A缸的主控元件FA、控制B缸的主控元件FB，两个双气控5/2阀;夹紧气缸A缩回和伸出时触发的行程阀A0、A1，切削气缸B缩回和伸出时触发的行程阀B0、B1，四个滚轮式常开型的3/2阀。
气动钻孔机的操作方法
气动钻孔机的操作方法
操作气动钻孔机需要以下步骤：
1. 将气动钻孔机稳固地安装在工作台上，并根据需要调整其高度和角度。
2. 确保钻头合理配备，并根据需要选择合适的钻头。
3. 连接气源管道，确保气源稳定，气压适宜。
4. 按下气动钻孔机的开关，开始工作。
5. 握紧气动钻孔机的手柄，确保握持稳固。
6. 轻轻放下钻头接触要钻孔的工件表面，并施加适当的压力。
7. 用均匀的速度将钻头慢慢推入工件中，注意保持钻头垂直于工件表面。
8. 在钻孔过程中，要注意工作台的稳固性和工件的固定，以避免钻孔过程中的意外情况。
9. 钻孔完成后，松开气动钻孔机的开关，等待钻头完全停止旋转后才能将其取出。
10. 清理钻孔产生的废料和碎屑，并及时清洁和保养气动钻孔机。
在操作过程中，请务必注意个人安全，戴上适当的防护装备，避免直接用手触碰钻头或工件，以免造成伤害。
气动打孔模具可移动的原理
气动打孔模具可移动的原理
气动打孔模具可移动的原理主要有:
1. 气动打孔模具由气动缸、打孔针组等组成。
2. 气动缸内置有活塞,供气端和排气端通过换向阀与空气压缩机相连。
3. 打孔针组固定在活塞杆前端,活塞在压缩空气的作用下往复运动。
4. 当供气端充气,活塞向前推进,带动打孔针对工件打孔。
5. 排气后,气缸内压力降低,活塞后退,带动打孔针复位。
6. 通过换向阀切换充排气,可以使活塞完成连续的往复运动。
7. 气动缸通过导轨、丝杠推进机构等实现沿设定路线的移动。
8. PLC 或计算机控制气阀和推进机构,精确控制打孔位置。
9. 这样利用压缩空气作为动力源,可以使打孔模具作精确的间歇移动和高效打孔。
10. 气动驱动结构简单可靠,是自动打孔机构广泛采用的驱动方式。
钻机气动控制技术教材
一、概述气动控制技术是利用压缩空气作为传递动力或信号的工作介质，配合气动控制系统的主要气动元件，与机械、液压、电气、电子（包括PLC控制器和微电脑）等部分或全部综合构成的控制回路，使气动元件按生产工艺要求的工作状况、按设定的顺序或条件动作。
1．钻机控制系统的功用控制系统的主要功用应包括：1）动力机组的启动、停车、调速及并车；2）各气胎离合器的挂合、摘离；3）绞车的换档、刹车控制；4）转盘的换档、刹车控制；5）气动卡瓦、液压小绞车等机具及伊顿盘刹的操作控制；2．对控制系统的要求1）反映灵敏，传递迅速，动作准确，平稳柔和；2）操作简便，安全可靠，容易实现集中控制；3）结构简单，维修方便，易造好修，成本低廉。
3．气控制系统的特点1）气动装臵结构简单、轻便、安装维护简单。
压力等级低，故使用安全。
2）以空气作介质，就地取材，用之不竭，排气处理简单，经济、紧凑。
3）利用空气的可压缩性，可贮存能量，实现集中供气。
可短时间释放能量，以获得间歇运动中的高速响应。
可实现缓冲。
对冲击负载和过负载有较强的适应能力。
4）压缩空气工作压力低(0.7—1MPa)，气控元件制造精度不是很高，易制造，好维修，操作简便，工作可靠。
5）压缩空气不易燃，不污染，使用安全、卫生。
6）可靠性高，使用寿命长。
4．气路控制系统组成1）气源系统：空压机、干燥机及气源处理装臵。
2）控制元件：压力、流量和方向控制阀以及各种逻辑元件等。
3）气路辅件：包括供气管线、气动传感器、气液元件，消声器、连接阀件等：4）执行机构：包括气离会器、气缸、气猫头、气马达、伊顿盘刹等。
二、气源系统1．概述从空压机输出的压缩空气中，含有大量的水分、油分和粉尘等杂质。
水分会造成管道及金属零件腐蚀生锈，使弹簧失效或断裂；在寒冷地区以及在元件内的高速流动区，由于温度太低，冷凝水分会结冰，造成元件动作不良、管道冻结或冻裂；管道及元件内滞留的冷凝水、会导致流量不足、压力损失增大、甚至造成阀的动作失灵；冷凝水混入润滑油中，会使润滑油变质；液态水会冲洗掉润滑脂，导致润滑不良；锈屑及粉尘会使相对运动件磨损，造成元件动作不良，甚至卡死；粉尘会加速过滤器滤芯的堵塞、增大流动阻力；加速密封件损伤，导致漏气。
液压与气动技术12-3 气动钻床程序设计与控制
液压与气动技术
项目12 气动系统的构建与应用
任务1 机床工件夹紧气动系统的控制
任务2 气-液动力滑台气动系统的控制
任务3 气动钻床程序设计与控制
Date: 2019/11/3
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任务12-3气动钻床程序设计与控制
一、任务引入
全气动钻床是一种利用气动钻削头完成主体运动 (主轴的旋转)、再由气动滑台实现进给运动的自动钻 床，如图12-14所示。根据需要机床上还可安装由摆 动气缸驱动的回转工作台，这样，一个工位在加工时， 另一个工位则装卸工件，使辅助时间与切削加工时间 重合，从而提高生产率。
通过观察与分析全气动钻床的工作过程，进一步 了解气动钻床在生产中的应用，熟悉气动钻床的操作 与工作过程，掌握气动钻床系统控制与操作，为全气 动钻床的日常使用与维护打好基础。
Date: 2019/11/3
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二、任务分析
气动钻床气压传动系统，是利用气压传动来实现进给运动和送 料、夹紧等辅助动作。它共有三个气缸，即送料缸A、夹紧缸B、 钻削缸C 。全气动钻床控制系统属于多缸单往复行程控制回路， 也就是在一个循环程序中，所有的气缸都只做一次往复运动。 在设计这样的多缸回路时一般都是用位移-步骤图、行程程序图 引导出信号-动作（X-D图），通过对信号-动作图的分析，画出 逻辑原理图，最终画出气动控制回路图。
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2、气动钻床气动回路设计
1．工作程序图 气动钻床气压传动系统要求的动作顺序为：
Date: 2019/11/3
气动钻床控制回路中障碍信号的判别与消除
气动钻床控制回路中障碍信号的判别与消除1 引言气动钻床的行程控制回路由3个气缸组成，即送料缸A，夹紧缸B，钻削缸C。
其工作程序为：启动―→送料―→夹紧―→送料后退/钻孔―→钻头后退―→松开。
在对这一多气缸行程控制回路进行设计时，如何判别障碍信号并设法消除它是设计中必须首先解决的问题。
本文针对这一问题，就目前常用的判别方法和消除方法进行了阐述。
2 障碍信号与分类在多气缸行程控制回路中，所谓障碍信号是指同一时刻，主控阀的两端控制口同时存在作用相反的控制信号，妨碍主控阀按规定程序换向。
按一个工作程序中的气缸的往返次数，可以将妨碍信号分为Ⅰ型障碍信号和Ⅱ型障碍信号。
存在于单往复程序中，同时作用于某个主控阀的两个控制口上两个相互矛盾的输入信号，称为Ⅰ型障碍信号。
在多缸多往复程序中，多次出现在不同节拍分别作用不同的控制阀、控制口引起障碍，或者作用于同一控制口，引起障碍，这种信号称为Ⅱ型障碍信号。
在多缸多往复程序中，既可能存在Ⅰ型障碍信号，也可能存在Ⅱ型障碍信号。
3 程序线图法判别障碍信号以气动钻床的传动系统为例：工作程序简写为：A1→B1→A0/C1→C0→B0,下标0表示气缸返回初始位置，下标1表示气缸伸出到预定位置。
程序控制线图的画法是先画出气缸动作状态线，再画主控阀的输出信号线，然后画行程阀的信号线。
由此程序线图找出主控阀两端控制信号，于是便可给出合理的程序控制线路图。
主控阀的信号线的画法与X－D线图的画法相同。
程序控制线图中的纵向为程序界限线。
障碍的判断根据同一信号控制气缸的动作是否矛盾。
图1在图1中可以看出，在界线3上和界线5上，b1和c0都处于接通状态。
由b1控制C 缸的伸出，在C缸要返回到初始位置（界线5），此时b1还处于接通状态。
也就是b1同时控制C缸伸出和返回两种状态，所以，b1是障碍信号。
相同原理，由c0发出信号，控制B缸返回（界线5），在界线2――3之间，B缸要伸出，此时，c0还处于导通状态。
第六章 钻机的控制系统
螺杆压缩机的压缩过程
⒉ 发令机构：由发出控制命令的各种手柄、按扭、踏板 等开关组成。可切断或接通电源，达到控制目的。 3、传令机构：由传递信号的各种管线、接头、控制供气 方向和大小的阀件（如各种压力控制阀、流量控制阀、 方向控制阀等）、杠杆以及使压缩空气净化、消声元 件的连接等所需的装置组成，以便使执行机构完成预 定的运动规律的元件。 这是气控制的中间机构，也是 钻机气控制中易出故障的关键部位。 4、 执行机构：是以压缩空气为工作介质产生机械运动， 并将气体的压力能变为机械能的能量转化装置。执行 元件包括刹车气缸、摆动气缸、气动马达以及气动摩 擦离合器等。
b
pb RsT
ms V
饱和绝对湿度:湿空气中水蒸气的分压力达到该湿度下蒸气的饱
和压力时的绝对湿度
式中 Pb:饱和空气中水蒸气的分压力（N/ m2）； Rs:水蒸气的气体常数，Rs=461（N· m/kg· K）； T: 热力学温度（K）,T=273.1+t(C)
湿空气
相对湿度φ :
作业
1、写出钻井工艺对控制系统的要求。 2、叙述气控制的优点。 3、填空： ①钻机的控制方式主要有 、 、 和 。 ②气压控制主要以 为能源。
、
第二节 钻机的气制系统
一、气控制系统的组成 主要由以下四部分组成： ⒈ 供气机构：是获得压缩空气的装置。主体是空气压缩 机，还有压缩空气处理装置(冷却器、油水分离器、干 燥器、除尘器、浮子放水器、防冻系统等)和贮气罐三 部分组成，它是将原动机（电动机、内燃机等）的机 械能转化为气体的压力能。 储气罐的作用：① 消除压力波动，保证供气的连续性、 稳定性； ② 储存一定数量的压缩空气以备应急时使用； ③ 进一步分离压缩空气中的油分和水分等。
项目7 半自动气动钻床系统构建与控制《气动控制技术》
项目七 半自动气动钻床系统构建与控制
项目导读
可编程逻辑控制器（programmable logic controller,PLC）是以微处理器为核 心，将计算机技术、自动控制技术和通信技术等融为一体的新型工业控制装置。PLC具 有体积小、功能强、灵活通用、抗干扰能力强、编程简单和维护方便等特点，目前已 广泛应用于各工业领域。在许多自动化设备上，各种阀均可采用PLC进行自动控制，这 也是当今气动、液压控制系统采用的一种重要的控制形式。
项目七 半自动气动钻床系统构建与控制
项目导读
本项目以西门子公司生产的PLC为例，介绍典型的气动控制系统顺控程序的设计 方法。通过相关工作任务的学习，学习者可对集机械、气动、液压、传感器、电气、 计算机、PLC、通信技术于一体的综合系统的设计、安装与调试有所了解，能达到气动 技术的学习与工业应用紧密结合的目的，且对气动控制系统的认识更全面。
（1）整体式PLC是将各组成部分安装在一起或安装在几块印刷电路板 上，连同电源一同装在一个壳体里形成一个整体。它适用于小型或超小型 PLC，优点是价格便宜。如图所示，西门子S7-200 PLC属于整体式PLC
（2）模块式PLC是将各基本组成部分做成独立的模块，将其按固定顺 序安装在导轨上。它适用于中型或大型PLC，优点是便于维修。如图所示， 西门子S7-300 PLC属于模块式PLC，主要由电源模块、CPU模块、接口模块、 信号模块、功能模块和编程设备等组成。
I/O模块的字节地址分配
四、PLC输入/输出模块分类及地址分配
2、输入/输出地址分配
数字量输入/输出地址构成
五、项目文件建立
1、启动STEP7编程软件
五、项目文件建立
2、设置CPU类型
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钻床加 工图示工件 ， 钻床带有一料斗 ， 要求将料 斗中的方 件送到钻床里 ， 紧、 夹 加工 ， 加工完后从钻床 中推到成品箱 中。
此过程拟采用气动控制 ， 实现夹紧一 加工—送 料的 自动化。 笔者利用 ３个气缸来完成上述工作 ， 气缸 １ Ａ控 制工件的 夹紧， 缸 ２ 气 Ａ控 制加工 工件 的切削 ， 缸 ３ 气 Ａ控制工 件加 工 完后从钻床上推到成 品箱 中。
３２ 工 件 的 钻 孔 由气 缸 ２ ． Ａ控 制
钻削时气 缸向下轴向推力 由切削力决定 。 钻孔切削力 的计算
Ｆ ＝Ｃｒ ・ ・ ・
式 中 ， ， ２ ． 不磨横刃 ） ｃ ＝６ ８８（
Ｆ ＝ １０ｏ ． ９
２ 气 缸 运动 的位 移一 步骤 图
根据设计任务要求 ， 位移—步骤 图如 图 ２所示 。
高， 速度刚性好的特点 ， 并且节 流阀装在 回气 路上 ， 具有承受 负切 削力 的能力。
３ 气 动 系统 的工 况分 析
３１ 工 件 的 装 夹 由气 缸 １ ． Ａ控 制
成。但大多数钻床 自动化程度不高 ， 特别是工件 的夹紧 、 松开 都 由手工来完成 ， 效率较低 。所 以本课题研究 的 目的 ， 是通 就
过气动控制来实现其 自动化。
夹 紧力 由钻孔时产生 的转矩决 定。 钻孔时产生 的转矩
４ 拟定气 动 系统 原 理
４１ 确 定供 气 方 式 ．
口有信号输 出 ， 到达 双压 阀 Ｏ ４一 信号输入 口， Ｖ 由于双气控
阀 Ｏ ５阀初始位置在右位 ， Ｖ 主气源信号直接输入 Ｏ ４阀另一 Ｖ 信 号输入 口， 双压 阀 Ｏ ４阀有信号输 出。控 制信 号输 出到 使 Ｖ 达 Ｏ ５阀左端气控 口，右端无信号 ， Ｖ Ｖ Ｏ ５阀换 向 ，工作在左
《 装备 制造 技术 ｝０ ０年第 ｌ ２１ ０期
钻床 的气 动控 制
朱 乐
（ 江苏省泰兴市 市容环境卫生管理处 ， 江苏 泰兴 ２ ５ ０ ） ２４０
摘 要 ： 究 了用气动控制来 实现钻床：， －的方 法， 研 ｆ￣． ｔ Ｔ － 包括设 计方案的确定 、 气动 系统的工况分析 、 气动原理 图分析 等几部 分。通过实
１ 确 定设 计 方案
加工工 件图样如图 １ 所示 。
材料 ：４ ５
Ｔ＝Ｃ －Ｘ＂ ｒ ｒｄｒ ・ ｉ ｆ 口 式 中 Ｃ ＝３ ５３（ ， ４ ． 不磨横 刃 ）
Ｔ ＝ １９ ．７５ ｙＴ ＝ ０ ８ ５ ．８ ＺＴ ＝ －０． １ － ０１
ｄ＝４ ｍｉ ｌ ｌ
则求得 ：
Ｆ＝ＣＦ － ・ ・ ＝６ ８ ８×４ 。 ×０ ０ ０３Ｘ ｌ 螂 ２ ． ０ 彻 ． ５．５ ５ ７ ：２ ４ ７ Ｎ ６ ．
１ Ａ １ Ａ
，
”ｔ ＋ 表示气缸 动作 一 表示静止不动 ． ”
图２
收 稿 日期 ：０ ０ ０ —１ ２ １－ ７ ｌ
ｌ ２ ３ ４ ５ ６ １ ２ ３ ４ ５ ６
ｙ Ｆ＝ ０７ ５ ．３ Ｚ ＝－ ． ６ Ｆ ００ ９
ｌ ． ｌ ｌ ＝００ ｎ ＂ ５ ￣
口 ＝ １ ｍ／ ｎ ５ ｍｉ
３ Ａ ３Ａ
２Ａ ２Ａ
／ ＼
／ ＼
＼
ｄ ＝ｌｌ ｌｎ ｌ
复位 ， 完成夹紧动作。 （ ） 骤二。当 ｌ ２步 Ａ缸 活塞杆压 紧 ， 系统压力达 到调 定值 时， 顺序 阀 ２ １ Ｚ 打开 ， Ｖ Ｏ １阀过来 的主气 源信号 ， 通过顺 序阀
压阀三联体结构和储气罐供气 。
４２ 调 速方 式 的 选 择 ．
在中小型专用机床 的气压 系统 中 ，进 给速度 的控制一般 采用节 流阀或调速 阀。根据钻 削类机床对工作性能 的一般要 求的特点 ， 决定采用单 向节流阀调速。 这种调速 回路 具有效率
３３ 工件 ￣ －完 成 从钻 床 推 到成 品箱 由气 缸 ３ 完成 ． ｊｒ ｎ Ａ
５１ 单 循 环 动 作 ．
因所需推力较小 ， 故忽略不计。
（） １ 步骤一 。当按下启动按钮 １ １ 点动 ）按钮 １ １ Ｓ 后（ ， Ｓ 输
出一控制信 号 ， 信号 到达梭 阀 Ｏ ３一信号输 入 口 ， Ｖ 信号 输 出
因为工件材料为 ４ ５中碳 钢 ， 以取 所
ｆ＝００ ／ ＂ ． ５ｍｉ ｌ ｋ
＝ １ ｍ ｉ ５ ｍ／ ｎ
则求得 ：
Ｔ＝Ｃ ・ ・ ・ Ｔ 尸
图 １ 加 工 工 件 图 样
＝ ３ ５３ × ４ ４ ． ＝ ３ ５ ５ Ｎ・ ６ ． ｍ Ｘ ００ 啷 Ｘ １ 删 ‘ ．５ ５
位移 一步骤 图
作者简介 ： 乐 （９ ３ ）男 ， 朱 １８ 一 ， 江苏泰兴人 ， 助理 工程师 ， 从事环卫机械设备 的设计研究 工作 。
１７ ４
Ｅ ｕ ｐ ｎ ｎ ｆ ｅｒ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ．０， ０ ０ ｑ ｉ ｍｅ ｔ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙＮｏ １ ２ １ ｉ
践 操 作 ， 实 了此 种 方案 的 可行 性 。 证 关键词 ： 床 ； 钻 气动 ； 制 控
中图分 类号： Ｇ５ Ｔ ２
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： ６ ２ ５ ５ ２ １ １ － １ ７ ０ １ ７ － ４ Ｘ（ ０ ０）Ｏ ０ ４ ＿ ２
钻床是钳工常用 的设 备 ， 孔、 钻 扩孔 、 锪孔 、 铰孔 和攻 螺纹 等操作 ，是钳 工最常用 的加工方法 ，一般 要在各种钻床 上完
考虑 到该机床在工作时 负载不大 ，速度较快 ，从节省资
源， 减少 成本考虑 ， 气源宜采用 小型空气压缩 机 、 过滤器及减
位 ，Ｖ Ｏ ５阀主气源信号直接通过双气控 阀 Ｏ １阀到达双气控 Ｖ 阀 １ 左端气控 口， Ｖ１ 右端无信号 ，Ｖ１ １ 阀换向 ， 工作 在左位 ， 工 作气体进入气 缸 １ Ａ左腔 ， 腔排气 ， 右 活塞杆伸 出 ， 行程 阀 １ ３ Ｓ