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加工中心刀具擺動軸徑向鎖緊機(jī)構(gòu)
閱讀：195 發(fā)布時間：2020-8-10引 言
隨著空間曲面等復(fù)雜型面零件需求量不斷加大， 國內(nèi)外許多學(xué)者對多軸聯(lián)動數(shù)控加工中心，尤其是帶 回轉(zhuǎn)軸的多軸聯(lián)動數(shù)控加工中心進(jìn)行了研究和改進(jìn)［１－４］。隨著對曲面零件加工要求的不斷提高，五軸聯(lián)動加工中心不僅要求回轉(zhuǎn)軸與其他直線軸聯(lián)動，還要 求回轉(zhuǎn)軸可以實現(xiàn)任意角度的鎖緊，以保證加工精度。
利用五軸聯(lián)動葉片加工中心加工葉片的葉冠、葉 根、凸臺等平面時，為了保證加工形狀與加工精度，刀具擺動軸必須保持靜止不動的狀態(tài)［５－７］。但是刀具切削工件時的切削分力會改變擺動軸原有的靜止?fàn)顟B(tài)， 影響平面的加工精度。目前國內(nèi)金屬切削數(shù)控加工中心的回轉(zhuǎn)軸很多不具備任意角度的鎖緊功能，少數(shù)帶 有鎖緊功能的加工中心基本上均采用徑向鎖緊機(jī)構(gòu)［８－９］。但是由于徑向鎖緊機(jī)構(gòu)占用軸向尺寸，使得回轉(zhuǎn)主軸加長，從而降低回轉(zhuǎn)軸剛性，且其對回轉(zhuǎn)主軸和徑向鎖緊用夾緊套的加工精度要求高，難以調(diào)整，鎖 緊效果較差，并且占用大量加工中心空間。
針對徑向鎖緊機(jī)構(gòu)的不足，本文提出一種液壓鎖緊機(jī)構(gòu)，該鎖緊機(jī)構(gòu)不僅鎖緊效果好，而且占用較小的軸向尺寸，安裝調(diào)整方便，可以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)軸任意角度的鎖緊。在實際工作狀態(tài)中，通過調(diào)整液壓油的壓力來調(diào)整鎖緊力的大小，以達(dá)到的鎖緊效果。
１ 液壓鎖緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作過程
１．１ 液壓鎖緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置
圖１為液壓鎖緊機(jī)構(gòu)裝配簡圖。液壓鎖緊機(jī)構(gòu)主要由刀具擺動軸箱體１、調(diào)整柱２、密封圈３、彈性摩擦片４、壓縮彈簧５、活塞６、端蓋７、油缸套８等組成。在刀具擺動軸箱體端面上固定有表面質(zhì)量很高的端蓋和油缸套，形成了封閉的環(huán)形槽，該環(huán)形槽用于容納液壓油。活塞在液壓油壓力的作用下在環(huán)形槽中實現(xiàn)軸向滑動。活塞內(nèi)外圓裝有 Ｏ 型密封圈，其通過與活塞和油缸套之間的摩擦力實現(xiàn)了密封。彈性摩擦片與刀具擺動軸之間裝有調(diào)整墊，用以調(diào)整彈性摩擦片與活塞和刀具擺動軸箱體之間的距離，以達(dá)到的使用效果。
采用這種液壓鎖緊機(jī)構(gòu)可以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)軸任意角度鎖緊，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，便于調(diào)整，而且鎖緊力可調(diào)，鎖緊剛性好，可廣泛用于旋轉(zhuǎn)軸任意角度鎖緊的多軸數(shù)控加工中心。
１．２ 液壓鎖緊機(jī)構(gòu)的工作過程
當(dāng)?shù)毒邤[動軸擺動到某一角度需要鎖緊時，系統(tǒng)發(fā)出鎖緊信號，收到信號后液壓站開始向鎖緊機(jī)構(gòu)供油，液壓油不斷進(jìn)入到端蓋與油缸套之間的密封腔體中。當(dāng)液壓油壓力大于恢復(fù)彈簧的壓力后，油缸開始 向前滑動；滑動到一定距離后，油缸前端面接觸到彈性摩擦片，彈性摩擦片在力的作用下開始發(fā)生彈性形變； 當(dāng)彈性摩擦片變形達(dá)到一定程度后，彈簧組就會被*壓到安裝孔內(nèi)，使彈性摩擦片與刀具擺動軸箱體鑄件前端面接觸。隨著壓力的增大，彈性摩擦片與箱體鑄件之間的摩擦力也不斷增大，當(dāng)摩擦力大于刀具擺動軸部件的偏擺力矩時，刀具擺動軸將靜止不動，實現(xiàn) 了刀具擺動軸的鎖緊功能。當(dāng)摩擦力達(dá)到理想值時保持液壓站的壓力，即可加工葉片兩端導(dǎo)流槽等內(nèi)凹式平面。當(dāng)需要解除鎖緊功能時，機(jī)構(gòu)的運動過程與上述動作向。
該種新型的液壓鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊過程和解除鎖緊過程的運動比較復(fù)雜，但是響應(yīng)速度很快，僅為０．５ｓ，而且這種鎖緊機(jī)構(gòu)的作用力*是內(nèi)部應(yīng)力，避免了液壓鎖緊機(jī)構(gòu)對其他零件的干擾，間接地保證了機(jī)床的精度。