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引言
隨著空間曲面等復(fù)雜型面零件需求量不斷加大，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心，尤其是帶回轉(zhuǎn)軸的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心進(jìn)行了研究和改進(jìn)［１－４］。隨著對(duì)曲面零件加工要求的不斷提高，五軸聯(lián)動(dòng)加工中心不僅要求回轉(zhuǎn)軸與其他直線軸聯(lián)動(dòng)，還要求回轉(zhuǎn)軸可以實(shí)現(xiàn)任意角度的鎖緊，以保證加工精度。
利用五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心加工葉片的葉冠、葉根、凸臺(tái)等平面時(shí)，為了保證加工形狀與加工精度，刀具擺動(dòng)軸必須保持靜止不動(dòng)的狀態(tài)［５－７］。但是刀具切削工件時(shí)的切削分力會(huì)改變擺動(dòng)軸原有的靜止?fàn)顟B(tài)，影響平面的加工精度。目前國(guó)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(zhǎng)，從而降低回轉(zhuǎn)軸剛性，且其對(duì)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(duì)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(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)軸任意角度的鎖緊。在實(shí)際工作狀態(tài)中，通過(guò)調(diào)整液壓油的壓力來(lái)調(diào)整鎖緊力的大小，以達(dá)到最佳的鎖緊效果。
１液壓鎖緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作過(guò)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(jiǎn)圖。液壓鎖緊機(jī)構(gòu)主要由刀具擺動(dòng)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(dòng)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?；钊谝簤河蛪毫Φ淖饔孟略诃h(huán)形槽中實(shí)現(xiàn)軸向滑動(dòng)?；钊麅?nèi)外圓裝有Ｏ型密封圈，其通過(guò)與活塞和油缸套之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)了密封。彈性摩擦片與刀具擺動(dòng)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(dòng)軸箱體之間的距離，以達(dá)到最好的使用效果。
采用這種液壓鎖緊機(jī)構(gòu)可以實(shí)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(guò)程
當(dāng)?shù)毒邤[動(dòng)軸擺動(dòng)到某一角度需要鎖緊時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出鎖緊信號(hào)，收到信號(hào)后液壓站開(kāi)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(kāi)始向前滑動(dòng)；滑動(dòng)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(kāi)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(huì)被完全壓到安裝孔內(nèi)，使彈性摩擦片與刀具擺動(dòng)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(dòng)軸部件的偏擺力矩時(shí)，刀具擺動(dòng)軸將靜止不動(dòng)，實(shí)現(xiàn) 了刀具擺動(dòng)軸的鎖緊功能。當(dāng)摩擦力達(dá)到理想值時(shí)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(shí)，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程與上述動(dòng)作向。
該種新型的液壓鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊過(guò)程和解除鎖緊過(guò)程的運(yùn)動(dòng)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)的作用力完全是內(nèi)部應(yīng)力，避免了液壓鎖緊機(jī)構(gòu)對(duì)其他零件的干擾，間接地保證了機(jī)床的精度。

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結(jié) 論
本文提出一種新型液壓鎖緊機(jī)構(gòu)，并從機(jī)構(gòu)的原理、機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析計(jì)算等方面對(duì)其進(jìn)行研究，重點(diǎn)對(duì)活塞Ｏ型圈摩擦力、活塞與壓縮彈簧之間的壓力、偏轉(zhuǎn)力矩等幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和計(jì)算。分析結(jié)果表明，所提出的液壓鎖緊機(jī)構(gòu)在理論情況下完全能夠滿足使用要求。
該液壓鎖緊機(jī)構(gòu)不僅噪聲低、調(diào)節(jié)范圍廣、結(jié)構(gòu)形式靈活、適用于旋轉(zhuǎn)軸類機(jī)構(gòu)的鎖緊，而且它提高了加工中心機(jī)床使用的安全性以及機(jī)床整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使機(jī)床的性能得到了很好的改善，為國(guó)產(chǎn)機(jī)床整體精度的提高提供了保證。

標(biāo)簽：加工中心

分類：加工中心

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