【摘要】：為提高自動(dòng)鉆床的可靠性與經(jīng)濟(jì)性,構(gòu)建一種由記憶元件和門(mén)元件組成的步進(jìn)模塊,利用步進(jìn)模塊分別設(shè)計(jì)出能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鉆床鉆頭二次、三次進(jìn)給的氣控回路,最后利用軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的氣控回路進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明:執(zhí)行元件能夠按照設(shè)計(jì)要求完成鉆頭的多次進(jìn)給動(dòng)作,驗(yàn)證了步進(jìn)模塊在氣控回路中使用的正確性與可靠性。
【圖文】：

鋶釱子米幟副?示，氣缸的兩種狀態(tài)用下標(biāo)“1”和“0”表示。例如，A0表示A缸縮回、A1表示A缸伸出。對(duì)于每個(gè)氣缸的運(yùn)動(dòng)只有完全伸出和完全退回兩種狀態(tài)時(shí)，X-D線圖法和卡諾圖法比較方便［1－2］。但在一些場(chǎng)合例如，鉆床鉆頭需多次進(jìn)退以便排屑時(shí)，上述兩種方法已不再適用，此時(shí)采用氣動(dòng)步進(jìn)控制能方便快捷地解決問(wèn)題［3］。1步進(jìn)模塊的結(jié)構(gòu)原理設(shè)系統(tǒng)中含m個(gè)步進(jìn)模塊，單個(gè)步進(jìn)模塊由記憶元件(二位三通閥)、與門(mén)元件(雙壓閥)和7個(gè)氣口Pin、Pon、Fn、Ｒn、DLn、Sn、DＲn組成，如圖1所示。工作時(shí)，模塊中Fn氣口與相鄰上一模塊DＲ(n－1)氣口相連，第一個(gè)模塊的F1氣口與最后一個(gè)模塊的DＲm相連;模塊的Ｒn氣口與相鄰下一模塊DL(n+1)氣口相連，最后一個(gè)模塊的Ｒm氣口與第一個(gè)模塊的DL1氣口相連;Pin氣口依次相連并接氣源;Sn氣口接各行程閥發(fā)出的控制信號(hào);Pon氣口接控制執(zhí)行元件換向的驅(qū)動(dòng)閥。由該步進(jìn)模塊的結(jié)構(gòu)原理可圖1步進(jìn)模塊結(jié)構(gòu)原理圖知，切換步進(jìn)模塊中的二位三通閥，該模塊即有控制行程程序的氣信號(hào)輸出，該氣信號(hào)分別接通Fn、Pon、Ｒn氣口，如上所述各有其用。二位三通閥的切換取決于DLn與Sn是否同時(shí)有信號(hào)(即:與DLn接通的上一模塊是否有氣信號(hào)接通，與Sn接通的行程閥是否被壓下)，二者同時(shí)有氣信號(hào)時(shí)，二位三通閥被切換，切換后Fn輸出的氣信號(hào)需通過(guò)DＲ(n－1)氣口將上一模塊中的二位三通閥復(fù)位。2自動(dòng)鉆床氣控回路氣動(dòng)鉆床加工零件時(shí)，由夾緊缸將零件定位夾緊，再由進(jìn)給缸通過(guò)齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鉆頭進(jìn)退。當(dāng)加工孔較深時(shí)，通過(guò)控制進(jìn)給缸多段進(jìn)退將鐵屑排出［4］。2.1鉆頭二次進(jìn)給回路

啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，夾緊缸A前進(jìn)將工件夾緊→進(jìn)給缸B帶動(dòng)鉆頭進(jìn)給→鉆頭至行程閥B2時(shí)缸B退至B1排鐵屑→繼續(xù)進(jìn)給至B3再退至B0完成鉆孔→缸A退回松開(kāi)工件。以上6個(gè)程序的程序式可寫(xiě)為［A1B2B1B3B0A0］。根據(jù)上述要求，自動(dòng)鉆床氣動(dòng)控制系統(tǒng)如圖2所示，其核心為圖1所示的步進(jìn)模塊。整個(gè)行程程序共有6個(gè)動(dòng)作，需要對(duì)應(yīng)6個(gè)控制模塊。圖2所示為初始狀態(tài)，步進(jìn)模塊1—5無(wú)輸出，模塊6的Ｒ6氣口有輸出。此時(shí)，A、B兩缸都處于退回狀態(tài)，行程閥A0、B0被壓下。模塊1的DL1與Ｒ6相連，S1通過(guò)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)與A0相連，因此當(dāng)按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，DL1與S1同時(shí)有氣信號(hào)，滿(mǎn)足模塊1中二位三通閥切換的條件。切換后模塊1的F1、Po1和Ｒ1氣口都有氣信號(hào)輸出，氣缸A進(jìn)給直至壓下行程開(kāi)關(guān)A1，此時(shí)Ｒ1與A1同時(shí)有氣信號(hào)輸出。而Ｒ1、A1分別與模塊2的DL2、S2相連，二者同時(shí)有氣信號(hào)時(shí)滿(mǎn)足模塊2中二位三通閥切換的條件。如此循環(huán)，直至模塊6中二位三通閥輸出的氣信號(hào)使A缸退回松開(kāi)工件，氣動(dòng)控制系統(tǒng)各元件接口狀態(tài)又恢復(fù)至如圖2所示的初始狀態(tài)，至此完成一個(gè)工件的孔加工，下一工件的加工需再次按下圖2中的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。如整個(gè)鉆床系統(tǒng)自動(dòng)化程度較高，可將啟動(dòng)開(kāi)關(guān)換為鋼球定位結(jié)構(gòu)的啟動(dòng)按鈕，這樣各工件孔的加工即可自動(dòng)循環(huán)進(jìn)行，無(wú)需每個(gè)工件的加工時(shí)都按一次啟動(dòng)按鈕。圖2自動(dòng)鉆床鉆頭二次進(jìn)給氣動(dòng)原理圖2.2鉆頭三次進(jìn)給回路當(dāng)加工孔較深時(shí)，可通過(guò)增加步進(jìn)模塊的數(shù)量實(shí)現(xiàn)鉆頭多次進(jìn)給。圖3所示為鉆頭可3次進(jìn)給的鉆床自動(dòng)控制系統(tǒng)，有8個(gè)動(dòng)作，對(duì)應(yīng)8個(gè)工作程序，，程序式可以寫(xiě)成［A1B2B1B3B1B4B0A0］，所以有8個(gè)步進(jìn)模塊控制。一般情況下，回路中有幾個(gè)全氣動(dòng)?

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