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氣動工具基礎知識,氣動工具工作原理

 氣動工具
從廣義上講，氣動工具主要是利用壓縮空氣帶動氣動馬達而對外輸出動能工作的一種工具，根據其基本工作方式可分為：1)旋轉式（偏心可動葉片式）. 2)往復式(容積活塞式)一般氣動工具主要由動力輸出部分、作業形式轉化部分、進排氣路部分、運作開啟與停止控制部分、工具殼體等主體部分，當然氣動工具運作還必須有能源供給部分、空氣過濾與氣壓調節部分以及工具附件等。
操作
氣體供給
⑴ 用90PSI（6.2Bar）的潔凈、干燥的空氣供給工具。過高的氣壓會迅速減少工具的壽命。
⑵ 用工具圖表中所標注的適當尺寸之部件、導管和軟管連接工具。
⑶ 如果使用空氣壓力調整器，將空氣壓力設置在0.62MPA的輸出壓力。
使用步驟
⑴ 將氣動工具接上空氣生產線。
⑵ 設置好空氣壓力。
⑶ 空氣生產線必須設置空氣潤滑油裝置，如果空氣潤滑油裝置不合格或沒有，應當給工具進行以下日常維護：
A．連續工作3至4個小時以后，將工具與氣源分開，從工具進氣口滴入7—8滴高純度輕質機油（低粘度），再連結氣管，打開氣源，將油吹進汽缸。有條件的用戶并且工作強度比較滿負荷，建議在進氣接頭處加裝小型注油器。
B．通常30-40天需要對空氣壓縮機和油水分離器進行定期排水、除雜質保養，以保證進入工具的空氣潔凈而干燥。
具體操作
⒈正確之代供氣系統：
進氣壓力于工具入口處（非空壓機之出氣壓力）一般為90PSIG（6.2Kg/cm^2），過高、過低均有損工具之性能及壽命。
進氣必須含有充分潤滑油，以便工具內氣動馬達得到充分潤滑（可置一白紙于工具排氣處檢視是否有油漬，正常為有油漬現象）。
進氣必須盡不含水份，若莊縮空氣未經空氣干燥機是不恰當的。
⒉不可任意拆除工具的零件后而操作，除了會影響操作者的安全關會致使工具損壞。
⒊若工具略有故障或經使用不能達到原有功能時，不可再繼續使用，要立即檢查。
⒋定期（約每周一次）檢查、保養工具，添加黃油(Grease）于軸承等轉動部位，添加機油（Oil）于氣動馬達部位。
⒌使用各式工具，務必遵照各種安全規定及使用說明操作。
⒍要選用適當的工具工作，工具過大容易造成工作傷害，工具過小容易致使工具損害。
⒎氣動工具由于轉速高、扭力強、噪音大等特點，要求使用人員在使用前佩戴好防護眼鏡、紗線手套、耳塞等勞。
⒏使用前，操作人員需進行有關工具主輔部件結構原理、工作性能、使用注意事項、日常維護保養等系列培訓；
⒐使用前查看氣動三聯件氣壓表示值是否為6.2bar，若不是，應調節至6.2bar。
⒑查看三聯件過濾器內是否有污水與雜質，若有，應及時排水排污（一般為1次/周）。
⒒查看空氣軟管及接頭有無漏氣及松動，以防進入氣動工具內的壓縮空氣壓力不夠。
⒓查看氣動工具本身及氣動附件是否聯接可靠，以防高速運轉時損壞或傷人。
⒔非氣動工具附件一律不得用于氣動工具上。
⒕使用過程中應輕拿輕放，不得帶病作業，更不得拋、扔、摔、砸和各類不合理使用。
⒖使用完畢后應及時擦凈工具表面污物等，并及時注油保養。
⒗定期（一般3個月）拆解工具，進行清洗和更換易損零部件，保證其始終處于良好狀態。
⒘對于已不能修復和到報廢期的氣動工具，不能繼續使用，以防止影響產品質量和傷及使用人員。
組成
⒈氣壓發生裝置-----空氣壓縮機
⒉氣動執行元件
⒊氣動控制元件-----用于控制工作介質的壓力，流量和流動方式使執行元件完成所需運動規律的元件，如壓力、流量和方向控制閥以及各種邏輯元件等
⒋傳感元件和轉換元件將被控參數檢測出來并變成氣壓信號的氣功傳感元件以及將氣信號與電液等信號互相轉換的元件
⒌氣動輔件------包括氣源凈化、元件潤滑、元件連接和消聲等元件
品牌
臺灣西恩氣動工具（SN）
臺灣威速（VEESU）氣動工具
臺灣本威氣動工具
英國Desoutter氣動工具
阿特拉斯.科普柯氣動工具
英格索蘭氣動工具
美國CP氣動工具
巨霸氣動工具
瓜生氣動工具
臺灣爆龍牌氣動工具
臺灣耐威氣動工具
臺灣soartec（實得牌）氣動工具
威馬氣動工具
村木氣動工具
富士氣動工具
三研氣動工具
東空氣動工具
青島前哨氣動工具
BOOXT（波世特）氣動工具
排名不分先后
工具分類
風炮（也叫做氣動扳手，風扳手，氣扳機）、氣動螺絲刀（也叫氣動起子，風批）、氣動打磨機（也叫氣動拋光機，氣動水磨機，氣動砂磨機，氣動研磨機）、氣動噴槍、氣動拉釘槍、氣動拉帽槍、氣鏟、氣錘, 減震氣動鋸, 減震氣動銼刀
油壓脈沖
主要用于重型卡車、小車及工程機械的維修裝配或同等規格螺絲拆裝
動力輸出
它是氣動工具主要組成部件之一，主要有氣動馬達及動力輸出齒輪組成，它依靠高壓力的壓縮空氣吹動馬達葉片而使馬達轉子轉動，對外輸出旋轉運動，并通過齒輪帶動整個作業形式轉化部分運動。按定子與轉子是否同心，氣動馬達可分為同心馬達和偏心馬達；按進氣孔的數量多少，可分為單進氣孔馬達、雙進氣孔馬達和多進氣孔馬達等。無論是何種形式的氣動馬達，都是依靠壓縮空氣吹動馬達葉片帶動轉子旋轉的，馬達葉片在高速旋轉時，時刻與定子內壁發生摩擦，它是馬達內最為常見的易損部件，因而它對壓縮空氣的質量和壓縮空氣中是否含潤滑油分子要求很高；
進排氣路
顯而易見，進排氣路部分是壓縮空氣進出的相關通道，是保障馬達正常運動的能源供給系統；
運動
即通常所述的氣動開關，由于它時刻和操作人員及外界物體直接接觸，且多工程塑料制品，故易出現損壞；
能源供給
壓縮空氣主要是空壓機將大氣進行壓縮后而形成的，由壓縮空氣管道輸送至相關的用氣電，且呈脈動狀；
空氣過濾
由于壓縮空氣通常是通過無縫鋼管制造的管道進行輸送的，在長期使用時，其內壁的銹蝕物、壓縮空氣中的水分、粉塵等將不斷形成。若這樣的壓縮空氣不進行任何處理，直接進入氣動馬達，則將導致馬達壽命大大縮短，從而致使整把工具動力輸出不足、且不穩定，易造成馬達等零部件連環損壞的現象，為此在由管道輸送的壓縮空氣至氣動工具之間，必須設置壓縮空氣過濾、調節裝置，氣動三聯件承擔了該項任務。氣動三聯件主要由氣壓表、過濾器、油霧器、調壓器等部分組成，其中過濾器中內置濾芯，在使用一段時間后要進行維護清洗、定期更換；
工具附件
這里的工具附件是指安裝在氣動工具本體上直接與工件直接接觸的工具，氣動三聯件承擔了該項任務。在由管道輸送的壓縮空氣至氣動工具之間，必須設置壓縮空氣過濾、調節裝，包括各類氣動套筒、接桿、轉換接頭、刀頭等；
上述各部分相互依存、相互制約、不能單獨孤立存在實現作業。
安裝系統
空氣源（空氣壓縮機或配壓房）
油水分離器----3/8’’
（1/2’’）快速接頭----3/8’’
（1/2’’）試接管----3/8’’
（1/2’’）快速接頭----
氣動工具。
工具使用
安全第一、使用第二
有些氣動工具在使用過程中可能會產生反作用力扭矩，使得操作者的身體處于緊張狀態，影響身體的平衡，可能會夾到手指。因此尤其在使用多軸式螺帽鎖附裝備、螺絲起子、棘輪扳手、斜口扳手、轉子、攻絲機，管道斜切機等設備時要特別小心。操作者應該小心在意，對不良的反作用力扭矩采取預防措施。
氣動工具注意二“要”
要做：
1.在放置金剛石修整工具頭到夾座時，注意不要撞擊到砂輪表面。
2.不能將單點的金剛石修整工具頭垂直地對準砂輪中心，一般需傾斜10-15°。
3.不能對發熱的修整工具進行“淬火”(指突然變冷)。在干式修整時，必須保持兩次修整的間隔時間，足以使發熱的修整工具冷卻。
4.不能假定砂輪表面具有理想的平整。在開始修整時，找出砂輪的最高點位置，進行修整。
5.如果可能的話，每次砂輪的修除量，在砂輪的半徑上不能超過0.001英寸。過大的修除量能夠引起金剛石修整工具頭的過早磨耗和經常破碎。
6.但也不能每次修除太小的余量。對于在舊的或剛性差的機床上使用的砂輪可以不進行修整。
7.注意修整中不能在一個位置上停留太長的時間。這樣將會使砂輪表面拋光，產生高溫和損壞金剛石修整工具。每天至少轉動修整工具一次。
8.不能繼續使用磨損或損傷了的修整工具。應及時對它進行調整或替換。
9.不能在粗修整時選擇過大修除量和太快的橫向進給速度，然后在精修整時再選擇小修除量和緩慢的橫向進給速度。這樣將會很快地損壞金剛石修整工具。如果可能的話，
建議粗修整和精修整時，選擇同樣的橫向進給速度。
氣動工具使用注意
要知道：
1.在使用新的修整器之前，應從上次修整的進給中退出。許多質脆的金剛石修整工具，在開始與砂輪的接觸中，都容易被損壞。
2.以傾斜10-15°的角度安裝金剛石修整工具頭，使其指向砂輪的旋轉方向。
3.牢固地安裝好修整器或夾緊修整工具，不得將工具頭懸垂太長。
4.在可能的情況下，盡量使用冷卻液。在整個修整時間里，用冷卻液澆注修整工具與砂輪接觸處。
5.在修整開始時，從砂輪的最高點修起，通常為砂輪的中部。
6.注意進行輕微量的修除。修除的最大深度，對于粗修除：0.001-0.002英寸。對于精修除：0.0005-0.001英寸。
7.按有關手冊選擇合適的橫向移動速度。橫向移動速度越慢(在允許范圍)，獲得砂輪表面粗糙度越低。
8.必須在規定的時間間隔內對砂輪進行修整，防止砂輪變鈍，使磨削力增大。
9.在規定的時間間隔內，將刀夾中的修整工具，旋轉1/8圈，以保證修整工具的始終銳利。
10.當金剛石修整器或工具頭變鈍或明顯地變平時，應及時地調整與更換。
11.根據砂輪的直徑大小，合理選擇金剛石的CARAT量(純金剛石含量)，砂輪直徑越大，選擇的金剛石CARAT值越大
保養維護
“工欲善其事，必先利其器。”要完美完成每項加工或裝配任務，首先要裝備合適、優秀的工具。五金工具不能只使用不維護保養，那樣會減少五金工具的使用壽命，今天我們來說氣動工具中的氣動螺絲刀的使用以及維護。
氣動工具主要應用于擰緊裝配，汽車制造、電子、家電、汽車配件生產、設備維修、航空航天都是其應用的主要行業。精密性、可靠性、耐用性是氣動工具的功能衡量標準。
旋轉類氣動工具的品質取決于六個方面：
⒈內置的氣動馬達（旋轉動力）的性能；
⒉傳動機構零部件所用金屬材料及處理方式；
⒊零部件的加工精度和工具的裝配精度；
⒋工具設計、生產的創新、優化、改良；
⒌質量控制；
⒍正確、合理的使用。
保養方法
1.正確之代供氣系統：
進氣壓力于工具入口處(非空壓機之出氣壓力)一般為90PSIG(6.2Kg/cm^2)，過高、過低均有損工具之性能及壽命。
進氣必須含有充分潤滑油，以便工具內氣動馬達得到充分潤滑(可置一白紙于工具排氣處檢視是否有油漬，正常為有油漬現象)。
進氣必須盡不含水份，若莊縮空氣未經空氣干燥機是不恰當的。
2.不可任意拆除工具的零件后而操作，除了會影響操作者的安全關會致使工具損壞。
3.若工具略有故障或經使用不能達到原有功能時，不可再繼續使用，要立即檢查。
4.定期(約每周一次)檢查、保養工具，添加黃油(Grease)于軸承等轉動部位，添加機油(Oil)于氣動馬達部位。
5.使用各式工具，務必遵照各種安全規定及使用說明操作。
6.要選用適當的工具工作，工具過大容易造成工作傷害，工具過小容易致使工具損害。
發展趨向
國內從事氣動工具生意的商鋪數量正在不斷的攀升，這表明氣動工具產品具有優越的市場環境，也具有可觀的發展前景。
首先，由于氣動工具通過供氣閥手柄的操作以及調整調節閥可以很簡單地進行，轉速范圍上能提供更多級別的選擇。氣動工具在工作能力方面與電動工具相比小型輕量，氣動工具更適合長時間工作，而不會出現發熱現象，且即使壓縮空氣發動機發生超負荷現象，一旦負荷現象解除則重新恢復正常運轉。
其次是，氣動工具耐水性能更強，在環境適用能力方面相較于其他工具更能適應各種不良或惡劣的環境。最后是，相較于電動工具，氣動工具初期投資比較大，但長期使用在能源消耗與工具維護上成本較低。
隨著生產自動化程度的不斷提高，氣動技術應用領域的迅速擴大、氣動產品品種規格持續增多，性能、質量不斷提高，市場銷售產值穩步增長。氣動工具產業發展前景可觀。
中國產業洞察網《2013-2017年中國氣動工具行業應對新經濟環境變化及發展策略咨詢報告》指出未來氣動工具有五大發展趨勢：一是：小型化、集成化。因為有限的發展有限的空間要求氣動元件的外形尺寸盡量小，而集成化不但可以節省空間，還有利于安裝、維修和工作的可靠性;二是：組合化、智能化、精密化;三是：自動化的節拍正在加快為了提高生產率，氣動工具高速化是必然趨勢;四是：隨著人們的要求越來越高，氣動工具無油、無味、無菌化的功能將被不斷的開發;五是：是企業永久的課題。
隨著生產自動化程度的不斷提高，氣動技術應用面迅速擴大、氣動產品品種規格持續增多，性能、質量不斷提高，市場銷售產值穩步增長。
氣動產品的發展趨勢主要在下述方面：
一、小型化、集成化
有限的空間要求氣動元件的外形尺寸盡量小，小型化是主要發展趨勢。現在最小氣缸內徑僅為f2.5，并配制開關；電磁閥寬度僅10mm，有效截面積達5mm2；接口f4的減壓閥也已開發。據調查，小型化元件的需求量，大約每5年增加一倍。
氣閥的集成化不僅僅將幾只閥合裝，還包含了傳感器、可編程序控制器等功能。集成化的目的不單是節省空間，還有利于安裝、維修和工作的可靠性。
二、組合化、智能化
最簡單的元件組合是帶閥、帶開關氣缸。在物料搬運中，已使用了氣缸、擺動氣缸、氣動夾頭和真空吸盤的組合體；還有一種移動小件物品的組合體，是將帶導向器的兩只氣缸分別按X和Y軸組合而成，還配有電磁閥、程控器，結構緊湊，占用空間小，行程可調。
日本精器（株）開發的智能閥帶有傳感器和邏輯回路，是氣動和光電技術的結合。不需外部執行器，可直接讀取傳感器的信號，并由邏輯回路判斷以決定智能閥和后續執行元件的工作。
開發功能模塊已有十多年歷史，正在不斷地完善，以實現不同的機械功能，經濟、實用、方便。
三、精密化
為了使氣缸的定位更精確，使用了傳感器、比例閥等實現反饋控制，定位精度達0.01mm。
在氣缸精密方面還開發了0.3mm/s低速氣缸和0.01N微小載荷氣缸。
在氣源處理中，過濾精度0.01mm，過濾效率為99.9999%的過濾器和靈敏度0.001MPa的減壓閥已開發出來.
四、高速化
為了提高生產率，自動化的節拍正在加快，高速化是必然趨勢。
氣缸的活塞速度范圍為50-750mm/s。要求氣缸的活塞速度提高到5m/s，最高達10m/s。據調查，五年后，速度2-5m/s，的氣缸需求量將增加2.5倍，5m/s以上的氣缸需求量將增加3倍。與此相應，閥的響應速度將加快，要求由1/100秒級提高到1/1000秒級。
五、無油、無味、無菌化
人類對環境的要求越來越高，因此無油潤滑的氣動元件將普及化。還有些特殊行業，如食品、飲料、制藥、電子等，對空氣的要求更為嚴格，除無油外，還要求無味、無菌等，這類特殊要求的過濾器將被不斷開發。
六、高壽命、高可靠性和自診斷功能
5000萬次壽命的氣閥和3000km的氣缸已商品化，但在紡織機械上有一種高頻閥壽命要求1億次以上，最好達2億次。這個要求，現有的彈性密封閥很難達到，這使間隙密封元件重新獲得重視。美國紐曼帝克（Numatics）公司有一種氣閥，采用間隙密封，通氣后閥芯在閥體內呈懸浮狀態，形成無摩擦運動，還有自防塵功能，閥的壽命可超過2億次，這雖然是個老產品，還是值得借鑒。
氣動元件大多用于自動生產線上，元件的故障往往會影響全線的運行，生產線的突然停止，造成的損失嚴重，為此，對氣動元件的工作可靠性提出了高要求。江蘇某化纖公司要求供應的氣動元件在設定壽命內絕對可靠，到期不管能否繼續使用，全部更換。這里又提出了各類元件壽命的平衡問題，即所謂等壽命設計。有時為了保證工作可靠，不得不犧牲壽命指標，因此，氣動系統的自診斷功能提到了議事日程上，附加預測壽命等自診斷功能的元件和系統正在開發之中。
隨著機械裝置的多功能化，接線數量越來越多，不僅增加了安裝、維修的工作量，也容易出現故障，影響工作可靠性，因此配線系統的改進也為氣動元件和系統設計人員所重視。
七、節能、低功耗
節能是企業永久的課題，并將規定在建立ISO14000環保體系標準中。
氣動元件的低功耗不僅僅為了節能，更主要的是能與微電子技術相結合。功耗0.5W的電磁閥早已商品化，0.4W、0.3W的氣閥也已開發，可由PC直接控制。
八、機電一體化
為了精確達到預先設定的控制目標（如開關、速度、輸出力、位置等），應采用閉路反饋控制方式。氣-電信號之間轉換，成了實現閉路控制的關鍵，比例控制閥可成為這種轉換的接口。在今后相當長的時期內開發各種形式的比例控制閥和電-氣比例/伺服系統，并且使其性能好、工作可靠、價格便宜是氣動技術發展的一個重大課題。
氣缸的精確定位；用于車輛的懸掛系統以實現良好的減振性能；纜車轉彎時自動傾斜裝置；服侍病人的機器人等。如何將以上實例更實用、更經濟還有待進一步完善。比例/伺服系統應用
九、滿足某些行業的特殊要求
在激烈的市場競爭中，為某些行業的特定要求開發專用的氣動元件是開拓市場的一個重要方面，各廠都十分關注。國內氣動行業開發的如鋁業專用氣缸（耐高溫、自鎖），鐵路專用氣缸（抗震、高可靠性），鐵軌潤滑專用氣閥（抗低溫、自過濾能力），環保型汽車燃氣系統(多介質、性能優良）等。先逐漸把氣動、電動工具逐漸歸納于之中。
十、應用新技術、新工藝、新材料
型材擠壓、鑄件浸滲和模塊拼裝等技術十多年前在國內已廣泛應用；壓鑄新技術（液壓抽芯、真空壓鑄等）、去毛刺新工藝（爆炸法、電解法等）已在國內逐步推廣；壓電技術、總線技術，新型軟磁材料、透析濾膜等正在被應用；超精加工、納米技術也將被移植。
氣動行業的科技人員特別關注密封件發展的新動向，一旦新結構和新材料的密封件出現，就會被采用。
十一、標準化
貫徹標準，尤其是ISO國際標準是企業必須遵守的原則。它有兩個方面工作要做：第一是氣動產品應貫徹與氣動有關的現行標準，如術語、技術參數、試驗方法、安裝尺寸和安全指標等。第二是企業要建立標準規定的保證體系，現有3個：質量（ISO9000）、環保（ISO14000）和安全（ISO18000）。
標準在不斷增添和修訂，企業及其產品也將隨之持續發展和更新，只有這樣才能推動氣動技術穩步發展。
十二、安全性
從頒布的有關氣動的ISO國際標準可知，對氣動元件和系統的安全性要求甚嚴。ISO4414氣動通則中將危險要素分成14類，主要有機械強度、電器、噪聲、控制失靈等。ISO國際組織又頒布了ISO18000標準，要求企業建立安全保證體系，將安全問題放在特別重要的議程上。為此，產品開發和系統設計切實考慮安全指標也是氣動技術發展的總趨勢。對國內企業而言，由于過去的行業標準忽視了安全問題，有必要對已投入市場的產品重新考核和修正。
十三、人機工程學設計
大多數重復性的工作會造成勞損。白手指（HAVS）– 破壞手指血液循環，統計：5年里處于震動級別10m/S2的環境下，30%的操作人員會出現白手指癥狀。CTD– 累積勞損傷病。
越來越多的全球技術領先企業注重人機工程學設計，提供具有最佳人機工程學設計的操作者友好型工具。人機工程學設計涵蓋了設備與操作者之間交互所涉及的所有因素。其中需要著重考慮的參數包括握把設計、施加在操作者身上的負荷、來自擰緊工具的扭矩反作用力、溫度、振動排放、噪聲排放、灰塵和潤滑油。
前景
一、在運行能力來講，氣動工具通過供氣閥手柄的操作以及調整調節閥可以很簡單地進行，轉速范圍上能提供更多級別的選擇，在同樣輸出功率的情況下，與電動工具相比小型輕量，氣動工具更適合長時間工作，而不會出現發熱現象，即使壓縮空氣發動機發生超負荷現象，啟動工具僅僅是停止轉動，一旦出現超負荷現象解除則重新恢復正常運轉。
二、在經濟性能方面，電動工具初期投資較少，但長期使用能源消耗較高，而且工具維修、更換所需成本也較高。氣動工具初期投資需要建立空壓管路設備，但長期使用在能源消耗與工具維護上成本較低。
三、在環境應用能力方面，氣動工具耐水性能更強。浸水雖然對工具有害，但不會像五金電動工具可能產生電火花，引發危害。而且由于氣動工具可以使用內燃機氣泵，可以適應各種不良或惡劣的環境中來。
形式
《2013-2017年中國氣動工具行業市場分析及發展趨勢咨詢報告》中指出：雖然我國氣動制造行業和氣動技術的研究與應用起步較晚，但近十多年有了較大的發展，由于氣動工具具有高質量、高壽命、高速度、高輸出力和高精度等特點，越來越多的商家們看好氣動工具市場，隨著技術的不斷進步，氣動工具的發展之路將會越走越寬！
我國手動工具就是日常應用中采用人力進行工作的，主要有扳子、起子、老虎鉗等等，在一般情況下，不需要很大動力，通常會選擇使用手動的工具，這樣方便操作，而且不耗能。但是在大功力作業的情況下，氣動工具則具有手動工具無法比擬的優勢，其高質量、高壽命、高速度、高輸出力和高精度的特點，被很快推廣應用到裝配業、機械業、動輸業、滑板車、電動自行車、摩托車裝配、汽車修理廠及一些流水線作業的企業或廠家當中，發揮著顯著的作用。
未來氣動工具將向著小型集成化、精密智能化、高速化、無菌化和節能化的方向發展，其優勢主要有三：首先在同樣輸出功率的情況下，與電動工具相比小型輕量，氣動工具更適合長時間工作而不會出現發熱現象，即使發動機發生超負荷也可在解除現象后重新恢復正常運轉：其次氣動工具耐水性能更強，由于氣動工具可以使用內燃機氣泵，可以適應各種不良或惡劣的環境；最后氣動工具初期投資需要建立空壓管路設備，但長期使用在能源消耗與工具維護上成本較低。