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气动工具基础知识,气动工具工作原理

 气动工具
从广义上讲，气动工具主要是利用压缩空气带动气动马达而对外输出动能工作的一种工具，根据其基本工作方式可分为：1)旋转式（偏心可动叶片式）. 2)往复式(容积活塞式)一般气动工具主要由动力输出部分、作业形式转化部分、进排气路部分、运作开启与停止控制部分、工具壳体等主体部分，当然气动工具运作还必须有能源供给部分、空气过滤与气压调节部分以及工具附件等。
操作
气体供给
⑴ 用90PSI（6.2Bar）的洁净、干燥的空气供给工具。过高的气压会迅速减少工具的寿命。
⑵ 用工具图表中所标注的适当尺寸之部件、导管和软管连接工具。
⑶ 如果使用空气压力调整器，将空气压力设置在0.62MPA的输出压力。
使用步骤
⑴ 将气动工具接上空气生产线。
⑵ 设置好空气压力。
⑶ 空气生产线必须设置空气润滑油装置，如果空气润滑油装置不合格或没有，应当给工具进行以下日常维护：
A．连续工作3至4个小时以后，将工具与气源分开，从工具进气口滴入7—8滴高纯度轻质机油（低粘度），再连结气管，打开气源，将油吹进汽缸。有条件的用户并且工作强度比较满负荷，建议在进气接头处加装小型注油器。
B．通常30-40天需要对空气压缩机和油水分离器进行定期排水、除杂质保养，以保证进入工具的空气洁净而干燥。
具体操作
⒈正确之代供气系统：
进气压力于工具入口处（非空压机之出气压力）一般为90PSIG（6.2Kg/cm^2），过高、过低均有损工具之性能及寿命。
进气必须含有充分润滑油，以便工具内气动马达得到充分润滑（可置一白纸于工具排气处检视是否有油渍，正常为有油渍现象）。
进气必须尽不含水份，若庄缩空气未经空气干燥机是不恰当的。
⒉不可任意拆除工具的零件后而操作，除了会影响操作者的安全关会致使工具损坏。
⒊若工具略有故障或经使用不能达到原有功能时，不可再继续使用，要立即检查。
⒋定期（约每周一次）检查、保养工具，添加黄油(Grease）于轴承等转动部位，添加机油（Oil）于气动马达部位。
⒌使用各式工具，务必遵照各种安全规定及使用说明操作。
⒍要选用适当的工具工作，工具过大容易造成工作伤害，工具过小容易致使工具损害。
⒎气动工具由于转速高、扭力强、噪音大等特点，要求使用人员在使用前佩戴好防护眼镜、纱线手套、耳塞等劳。
⒏使用前，操作人员需进行有关工具主辅部件结构原理、工作性能、使用注意事项、日常维护保养等系列培训；
⒐使用前查看气动三联件气压表示值是否为6.2bar，若不是，应调节至6.2bar。
⒑查看三联件过滤器内是否有污水与杂质，若有，应及时排水排污（一般为1次/周）。
⒒查看空气软管及接头有无漏气及松动，以防进入气动工具内的压缩空气压力不够。
⒓查看气动工具本身及气动附件是否联接可靠，以防高速运转时损坏或伤人。
⒔非气动工具附件一律不得用于气动工具上。
⒕使用过程中应轻拿轻放，不得带病作业，更不得抛、扔、摔、砸和各类不合理使用。
⒖使用完毕后应及时擦净工具表面污物等，并及时注油保养。
⒗定期（一般3个月）拆解工具，进行清洗和更换易损零部件，保证其始终处于良好状态。
⒘对于已不能修复和到报废期的气动工具，不能继续使用，以防止影响产品质量和伤及使用人员。
组成
⒈气压发生装置-----空气压缩机
⒉气动执行元件
⒊气动控制元件-----用于控制工作介质的压力，流量和流动方式使执行元件完成所需运动规律的元件，如压力、流量和方向控制阀以及各种逻辑元件等
⒋传感元件和转换元件将被控参数检测出来并变成气压信号的气功传感元件以及将气信号与电液等信号互相转换的元件
⒌气动辅件------包括气源净化、元件润滑、元件连接和消声等元件
品牌
台湾西恩气动工具（SN）
台湾威速（VEESU）气动工具
台湾本威气动工具
英国Desoutter气动工具
阿特拉斯.科普柯气动工具
英格索兰气动工具
美国CP气动工具
巨霸气动工具
瓜生气动工具
台湾爆龙牌气动工具
台湾耐威气动工具
台湾soartec（实得牌）气动工具
威马气动工具
村木气动工具
富士气动工具
三研气动工具
东空气动工具
青岛前哨气动工具
BOOXT（波世特）气动工具
排名不分先后
工具分类
风炮（也叫做气动扳手，风扳手，气扳机）、气动螺丝刀（也叫气动起子，风批）、气动打磨机（也叫气动抛光机，气动水磨机，气动砂磨机，气动研磨机）、气动喷枪、气动拉钉枪、气动拉帽枪、气铲、气锤, 减震气动锯, 减震气动锉刀
油压脉冲
主要用于重型卡车、小车及工程机械的维修装配或同等规格螺丝拆装
动力输出
它是气动工具主要组成部件之一，主要有气动马达及动力输出齿轮组成，它依靠高压力的压缩空气吹动马达叶片而使马达转子转动，对外输出旋转运动，并通过齿轮带动整个作业形式转化部分运动。按定子与转子是否同心，气动马达可分为同心马达和偏心马达；按进气孔的数量多少，可分为单进气孔马达、双进气孔马达和多进气孔马达等。无论是何种形式的气动马达，都是依靠压缩空气吹动马达叶片带动转子旋转的，马达叶片在高速旋转时，时刻与定子内壁发生摩擦，它是马达内最为常见的易损部件，因而它对压缩空气的质量和压缩空气中是否含润滑油分子要求很高；
进排气路
显而易见，进排气路部分是压缩空气进出的相关通道，是保障马达正常运动的能源供给系统；
运动
即通常所述的气动开关，由于它时刻和操作人员及外界物体直接接触，且多工程塑料制品，故易出现损坏；
能源供给
压缩空气主要是空压机将大气进行压缩后而形成的，由压缩空气管道输送至相关的用气电，且呈脉动状；
空气过滤
由于压缩空气通常是通过无缝钢管制造的管道进行输送的，在长期使用时，其内壁的锈蚀物、压缩空气中的水分、粉尘等将不断形成。若这样的压缩空气不进行任何处理，直接进入气动马达，则将导致马达寿命大大缩短，从而致使整把工具动力输出不足、且不稳定，易造成马达等零部件连环损坏的现象，为此在由管道输送的压缩空气至气动工具之间，必须设置压缩空气过滤、调节装置，气动三联件承担了该项任务。气动三联件主要由气压表、过滤器、油雾器、调压器等部分组成，其中过滤器中内置滤芯，在使用一段时间后要进行维护清洗、定期更换；
工具附件
这里的工具附件是指安装在气动工具本体上直接与工件直接接触的工具，气动三联件承担了该项任务。在由管道输送的压缩空气至气动工具之间，必须设置压缩空气过滤、调节装，包括各类气动套筒、接杆、转换接头、刀头等；
上述各部分相互依存、相互制约、不能单独孤立存在实现作业。
安装系统
空气源（空气压缩机或配压房）
油水分离器----3/8’’
（1/2’’）快速接头----3/8’’
（1/2’’）试接管----3/8’’
（1/2’’）快速接头----
气动工具。
工具使用
安全第一、使用第二
有些气动工具在使用过程中可能会产生反作用力扭矩，使得操作者的身体处于紧张状态，影响身体的平衡，可能会夹到手指。因此尤其在使用多轴式螺帽锁附装备、螺丝起子、棘轮扳手、斜口扳手、转子、攻丝机，管道斜切机等设备时要特别小心。操作者应该小心在意，对不良的反作用力扭矩采取预防措施。
气动工具注意二“要”
要做：
1.在放置金刚石修整工具头到夹座时，注意不要撞击到砂轮表面。
2.不能将单点的金刚石修整工具头垂直地对准砂轮中心，一般需倾斜10-15°。
3.不能对发热的修整工具进行“淬火”(指突然变冷)。在干式修整时，必须保持两次修整的间隔时间，足以使发热的修整工具冷却。
4.不能假定砂轮表面具有理想的平整。在开始修整时，找出砂轮的最高点位置，进行修整。
5.如果可能的话，每次砂轮的修除量，在砂轮的半径上不能超过0.001英寸。过大的修除量能够引起金刚石修整工具头的过早磨耗和经常破碎。
6.但也不能每次修除太小的余量。对于在旧的或刚性差的机床上使用的砂轮可以不进行修整。
7.注意修整中不能在一个位置上停留太长的时间。这样将会使砂轮表面抛光，产生高温和损坏金刚石修整工具。每天至少转动修整工具一次。
8.不能继续使用磨损或损伤了的修整工具。应及时对它进行调整或替换。
9.不能在粗修整时选择过大修除量和太快的横向进给速度，然后在精修整时再选择小修除量和缓慢的横向进给速度。这样将会很快地损坏金刚石修整工具。如果可能的话，
建议粗修整和精修整时，选择同样的横向进给速度。
气动工具使用注意
要知道：
1.在使用新的修整器之前，应从上次修整的进给中退出。许多质脆的金刚石修整工具，在开始与砂轮的接触中，都容易被损坏。
2.以倾斜10-15°的角度安装金刚石修整工具头，使其指向砂轮的旋转方向。
3.牢固地安装好修整器或夹紧修整工具，不得将工具头悬垂太长。
4.在可能的情况下，尽量使用冷却液。在整个修整时间里，用冷却液浇注修整工具与砂轮接触处。
5.在修整开始时，从砂轮的最高点修起，通常为砂轮的中部。
6.注意进行轻微量的修除。修除的最大深度，对于粗修除：0.001-0.002英寸。对于精修除：0.0005-0.001英寸。
7.按有关手册选择合适的横向移动速度。横向移动速度越慢(在允许范围)，获得砂轮表面粗糙度越低。
8.必须在规定的时间间隔内对砂轮进行修整，防止砂轮变钝，使磨削力增大。
9.在规定的时间间隔内，将刀夹中的修整工具，旋转1/8圈，以保证修整工具的始终锐利。
10.当金刚石修整器或工具头变钝或明显地变平时，应及时地调整与更换。
11.根据砂轮的直径大小，合理选择金刚石的CARAT量(纯金刚石含量)，砂轮直径越大，选择的金刚石CARAT值越大
保养维护
“工欲善其事，必先利其器。”要完美完成每项加工或装配任务，首先要装备合适、优秀的工具。五金工具不能只使用不维护保养，那样会减少五金工具的使用寿命，今天我们来说气动工具中的气动螺丝刀的使用以及维护。
气动工具主要应用于拧紧装配，汽车制造、电子、家电、汽车配件生产、设备维修、航空航天都是其应用的主要行业。精密性、可靠性、耐用性是气动工具的功能衡量标准。
旋转类气动工具的品质取决于六个方面：
⒈内置的气动马达（旋转动力）的性能；
⒉传动机构零部件所用金属材料及处理方式；
⒊零部件的加工精度和工具的装配精度；
⒋工具设计、生产的创新、优化、改良；
⒌质量控制；
⒍正确、合理的使用。
保养方法
1.正确之代供气系统：
进气压力于工具入口处(非空压机之出气压力)一般为90PSIG(6.2Kg/cm^2)，过高、过低均有损工具之性能及寿命。
进气必须含有充分润滑油，以便工具内气动马达得到充分润滑(可置一白纸于工具排气处检视是否有油渍，正常为有油渍现象)。
进气必须尽不含水份，若庄缩空气未经空气干燥机是不恰当的。
2.不可任意拆除工具的零件后而操作，除了会影响操作者的安全关会致使工具损坏。
3.若工具略有故障或经使用不能达到原有功能时，不可再继续使用，要立即检查。
4.定期(约每周一次)检查、保养工具，添加黄油(Grease)于轴承等转动部位，添加机油(Oil)于气动马达部位。
5.使用各式工具，务必遵照各种安全规定及使用说明操作。
6.要选用适当的工具工作，工具过大容易造成工作伤害，工具过小容易致使工具损害。
发展趋向
国内从事气动工具生意的商铺数量正在不断的攀升，这表明气动工具产品具有优越的市场环境，也具有可观的发展前景。
首先，由于气动工具通过供气阀手柄的操作以及调整调节阀可以很简单地进行，转速范围上能提供更多级别的选择。气动工具在工作能力方面与电动工具相比小型轻量，气动工具更适合长时间工作，而不会出现发热现象，且即使压缩空气发动机发生超负荷现象，一旦负荷现象解除则重新恢复正常运转。
其次是，气动工具耐水性能更强，在环境适用能力方面相较于其他工具更能适应各种不良或恶劣的环境。最后是，相较于电动工具，气动工具初期投资比较大，但长期使用在能源消耗与工具维护上成本较低。
随着生产自动化程度的不断提高，气动技术应用领域的迅速扩大、气动产品品种规格持续增多，性能、质量不断提高，市场销售产值稳步增长。气动工具产业发展前景可观。
中国产业洞察网《2013-2017年中国气动工具行业应对新经济环境变化及发展策略咨询报告》指出未来气动工具有五大发展趋势：一是：小型化、集成化。因为有限的发展有限的空间要求气动元件的外形尺寸尽量小，而集成化不但可以节省空间，还有利于安装、维修和工作的可靠性;二是：组合化、智能化、精密化;三是：自动化的节拍正在加快为了提高生产率，气动工具高速化是必然趋势;四是：随着人们的要求越来越高，气动工具无油、无味、无菌化的功能将被不断的开发;五是：是企业永久的课题。
随着生产自动化程度的不断提高，气动技术应用面迅速扩大、气动产品品种规格持续增多，性能、质量不断提高，市场销售产值稳步增长。
气动产品的发展趋势主要在下述方面：
一、小型化、集成化
有限的空间要求气动元件的外形尺寸尽量小，小型化是主要发展趋势。现在最小气缸内径仅为f2.5，并配制开关；电磁阀宽度仅10mm，有效截面积达5mm2；接口f4的减压阀也已开发。据调查，小型化元件的需求量，大约每5年增加一倍。
气阀的集成化不仅仅将几只阀合装，还包含了传感器、可编程序控制器等功能。集成化的目的不单是节省空间，还有利于安装、维修和工作的可靠性。
二、组合化、智能化
最简单的元件组合是带阀、带开关气缸。在物料搬运中，已使用了气缸、摆动气缸、气动夹头和真空吸盘的组合体；还有一种移动小件物品的组合体，是将带导向器的两只气缸分别按X和Y轴组合而成，还配有电磁阀、程控器，结构紧凑，占用空间小，行程可调。
日本精器（株）开发的智能阀带有传感器和逻辑回路，是气动和光电技术的结合。不需外部执行器，可直接读取传感器的信号，并由逻辑回路判断以决定智能阀和后续执行元件的工作。
开发功能模块已有十多年历史，正在不断地完善，以实现不同的机械功能，经济、实用、方便。
三、精密化
为了使气缸的定位更精确，使用了传感器、比例阀等实现反馈控制，定位精度达0.01mm。
在气缸精密方面还开发了0.3mm/s低速气缸和0.01N微小载荷气缸。
在气源处理中，过滤精度0.01mm，过滤效率为99.9999%的过滤器和灵敏度0.001MPa的减压阀已开发出来.
四、高速化
为了提高生产率，自动化的节拍正在加快，高速化是必然趋势。
气缸的活塞速度范围为50-750mm/s。要求气缸的活塞速度提高到5m/s，最高达10m/s。据调查，五年后，速度2-5m/s，的气缸需求量将增加2.5倍，5m/s以上的气缸需求量将增加3倍。与此相应，阀的响应速度将加快，要求由1/100秒级提高到1/1000秒级。
五、无油、无味、无菌化
人类对环境的要求越来越高，因此无油润滑的气动元件将普及化。还有些特殊行业，如食品、饮料、制药、电子等，对空气的要求更为严格，除无油外，还要求无味、无菌等，这类特殊要求的过滤器将被不断开发。
六、高寿命、高可靠性和自诊断功能
5000万次寿命的气阀和3000km的气缸已商品化，但在纺织机械上有一种高频阀寿命要求1亿次以上，最好达2亿次。这个要求，现有的弹性密封阀很难达到，这使间隙密封元件重新获得重视。美国纽曼帝克（Numatics）公司有一种气阀，采用间隙密封，通气后阀芯在阀体内呈悬浮状态，形成无摩擦运动，还有自防尘功能，阀的寿命可超过2亿次，这虽然是个老产品，还是值得借鉴。
气动元件大多用于自动生产线上，元件的故障往往会影响全线的运行，生产线的突然停止，造成的损失严重，为此，对气动元件的工作可靠性提出了高要求。江苏某化纤公司要求供应的气动元件在设定寿命内绝对可靠，到期不管能否继续使用，全部更换。这里又提出了各类元件寿命的平衡问题，即所谓等寿命设计。有时为了保证工作可靠，不得不牺牲寿命指标，因此，气动系统的自诊断功能提到了议事日程上，附加预测寿命等自诊断功能的元件和系统正在开发之中。
随着机械装置的多功能化，接线数量越来越多，不仅增加了安装、维修的工作量，也容易出现故障，影响工作可靠性，因此配线系统的改进也为气动元件和系统设计人员所重视。
七、节能、低功耗
节能是企业永久的课题，并将规定在建立ISO14000环保体系标准中。
气动元件的低功耗不仅仅为了节能，更主要的是能与微电子技术相结合。功耗0.5W的电磁阀早已商品化，0.4W、0.3W的气阀也已开发，可由PC直接控制。
八、机电一体化
为了精确达到预先设定的控制目标（如开关、速度、输出力、位置等），应采用闭路反馈控制方式。气-电信号之间转换，成了实现闭路控制的关键，比例控制阀可成为这种转换的接口。在今后相当长的时期内开发各种形式的比例控制阀和电-气比例/伺服系统，并且使其性能好、工作可靠、价格便宜是气动技术发展的一个重大课题。
气缸的精确定位；用于车辆的悬挂系统以实现良好的减振性能；缆车转弯时自动倾斜装置；服侍病人的机器人等。如何将以上实例更实用、更经济还有待进一步完善。比例/伺服系统应用
九、满足某些行业的特殊要求
在激烈的市场竞争中，为某些行业的特定要求开发专用的气动元件是开拓市场的一个重要方面，各厂都十分关注。国内气动行业开发的如铝业专用气缸（耐高温、自锁），铁路专用气缸（抗震、高可靠性），铁轨润滑专用气阀（抗低温、自过滤能力），环保型汽车燃气系统(多介质、性能优良）等。先逐渐把气动、电动工具逐渐归纳于之中。
十、应用新技术、新工艺、新材料
型材挤压、铸件浸渗和模块拼装等技术十多年前在国内已广泛应用；压铸新技术（液压抽芯、真空压铸等）、去毛刺新工艺（爆炸法、电解法等）已在国内逐步推广；压电技术、总线技术，新型软磁材料、透析滤膜等正在被应用；超精加工、纳米技术也将被移植。
气动行业的科技人员特别关注密封件发展的新动向，一旦新结构和新材料的密封件出现，就会被采用。
十一、标准化
贯彻标准，尤其是ISO国际标准是企业必须遵守的原则。它有两个方面工作要做：第一是气动产品应贯彻与气动有关的现行标准，如术语、技术参数、试验方法、安装尺寸和安全指标等。第二是企业要建立标准规定的保证体系，现有3个：质量（ISO9000）、环保（ISO14000）和安全（ISO18000）。
标准在不断增添和修订，企业及其产品也将随之持续发展和更新，只有这样才能推动气动技术稳步发展。
十二、安全性
从颁布的有关气动的ISO国际标准可知，对气动元件和系统的安全性要求甚严。ISO4414气动通则中将危险要素分成14类，主要有机械强度、电器、噪声、控制失灵等。ISO国际组织又颁布了ISO18000标准，要求企业建立安全保证体系，将安全问题放在特别重要的议程上。为此，产品开发和系统设计切实考虑安全指标也是气动技术发展的总趋势。对国内企业而言，由于过去的行业标准忽视了安全问题，有必要对已投入市场的产品重新考核和修正。
十三、人机工程学设计
大多数重复性的工作会造成劳损。白手指（HAVS）– 破坏手指血液循环，统计：5年里处于震动级别10m/S2的环境下，30%的操作人员会出现白手指症状。CTD– 累积劳损伤病。
越来越多的全球技术领先企业注重人机工程学设计，提供具有最佳人机工程学设计的操作者友好型工具。人机工程学设计涵盖了设备与操作者之间交互所涉及的所有因素。其中需要着重考虑的参数包括握把设计、施加在操作者身上的负荷、来自拧紧工具的扭矩反作用力、温度、振动排放、噪声排放、灰尘和润滑油。
前景
一、在运行能力来讲，气动工具通过供气阀手柄的操作以及调整调节阀可以很简单地进行，转速范围上能提供更多级别的选择，在同样输出功率的情况下，与电动工具相比小型轻量，气动工具更适合长时间工作，而不会出现发热现象，即使压缩空气发动机发生超负荷现象，启动工具仅仅是停止转动，一旦出现超负荷现象解除则重新恢复正常运转。
二、在经济性能方面，电动工具初期投资较少，但长期使用能源消耗较高，而且工具维修、更换所需成本也较高。气动工具初期投资需要建立空压管路设备，但长期使用在能源消耗与工具维护上成本较低。
三、在环境应用能力方面，气动工具耐水性能更强。浸水虽然对工具有害，但不会像五金电动工具可能产生电火花，引发危害。而且由于气动工具可以使用内燃机气泵，可以适应各种不良或恶劣的环境中来。
形式
《2013-2017年中国气动工具行业市场分析及发展趋势咨询报告》中指出：虽然我国气动制造行业和气动技术的研究与应用起步较晚，但近十多年有了较大的发展，由于气动工具具有高质量、高寿命、高速度、高输出力和高精度等特点，越来越多的商家们看好气动工具市场，随着技术的不断进步，气动工具的发展之路将会越走越宽！
我国手动工具就是日常应用中采用人力进行工作的，主要有扳子、起子、老虎钳等等，在一般情况下，不需要很大动力，通常会选择使用手动的工具，这样方便操作，而且不耗能。但是在大功力作业的情况下，气动工具则具有手动工具无法比拟的优势，其高质量、高寿命、高速度、高输出力和高精度的特点，被很快推广应用到装配业、机械业、动输业、滑板车、电动自行车、摩托车装配、汽车修理厂及一些流水线作业的企业或厂家当中，发挥着显著的作用。
未来气动工具将向着小型集成化、精密智能化、高速化、无菌化和节能化的方向发展，其优势主要有三：首先在同样输出功率的情况下，与电动工具相比小型轻量，气动工具更适合长时间工作而不会出现发热现象，即使发动机发生超负荷也可在解除现象后重新恢复正常运转：其次气动工具耐水性能更强，由于气动工具可以使用内燃机气泵，可以适应各种不良或恶劣的环境；最后气动工具初期投资需要建立空压管路设备，但长期使用在能源消耗与工具维护上成本较低。