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        一種新型數(shù)控臥式加工中心分度工作臺(tái)

        2013-07-21 03:05:08曲圣賢馬文李信成張倫騰飛
        軸承 2013年8期
        關(guān)鍵詞:定心分度卸荷

        曲圣賢,馬文,李信成,張倫,騰飛

        (瓦房店軸承集團(tuán)有限責(zé)任公司 工程中心裝備部,遼寧 瓦房店 116300)

        原臥式銑鏜床工作臺(tái)技術(shù)集成度相對(duì)較低,結(jié)構(gòu)簡單,使用中發(fā)現(xiàn)機(jī)床定位精度低,時(shí)常發(fā)生分度時(shí)工作臺(tái)夾緊、松開失效等故障。為此,在分度工作臺(tái)外形及尺寸不變的情況下,研發(fā)了一種新型數(shù)控臥式加工中心分度工作臺(tái),簡化了其制造、裝配、調(diào)整、測(cè)試流程,提高了定位精度和工作可靠性。

        1 原分度工作臺(tái)

        原分度工作臺(tái)單元由工作臺(tái)、上滑臺(tái)、卸荷滑動(dòng)導(dǎo)軌、徑向定心圓錐滾子軸承、工作臺(tái)夾緊機(jī)構(gòu)等組成,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

        1—工作臺(tái);2—上滑臺(tái);3—碟簧;4—卸荷導(dǎo)軌副;5—球形墊圈;6—拉桿;7—活塞;8—齒輪;9—圓錐滾子軸承圖1 原分度工作臺(tái)結(jié)構(gòu)簡圖

        分度工作臺(tái)單元的承載導(dǎo)軌采用卸荷滑動(dòng)導(dǎo)軌,分度操作時(shí),導(dǎo)軌面通入壓力油形成油膜,工作臺(tái)浮起,伺服電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)及齒輪驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)。完成分度操作后,壓力油卸荷,工作臺(tái)被壓下夾緊。由于采用卸荷滑動(dòng)導(dǎo)軌,連接導(dǎo)軌油腔的液壓管路較復(fù)雜,為了保證導(dǎo)軌面充分接觸,同時(shí)保證工作臺(tái)、上滑臺(tái)及X軸導(dǎo)軌之間的位置精度要求,工作臺(tái)需要反復(fù)裝拆、測(cè)量和刮研,滑動(dòng)導(dǎo)軌面的加工難度較大。另外,當(dāng)夾緊機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障,工作臺(tái)松夾不正常時(shí),導(dǎo)軌面極易出現(xiàn)粘連研合,由于結(jié)構(gòu)所限,工作臺(tái)不易拆卸、維修。

        原工作臺(tái)夾緊機(jī)構(gòu)由4個(gè)拉桿液壓缸組成,拉桿通過球形墊圈與工作臺(tái)下表面的環(huán)狀T形槽相連。夾緊油缸下腔和導(dǎo)軌面同時(shí)通壓力油時(shí),碟形彈簧被壓縮,夾緊力消除,工作臺(tái)浮起;夾緊油缸下腔和導(dǎo)軌面同時(shí)卸荷時(shí),碟形彈簧通過拉桿將工作臺(tái)下拉夾緊。環(huán)狀T形槽尺寸大,結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜,且尺寸不易測(cè)量,加工難度大,工藝性較差。由于碟形彈簧的特性在制造時(shí)不易保證,裝配時(shí)初始?jí)嚎s量不易測(cè)量和調(diào)整,使工作臺(tái)夾緊力難以控制(夾緊力不足或過大),從而造成工作臺(tái)時(shí)常出現(xiàn)夾不住或松不開現(xiàn)象。拉桿與活塞采用螺紋連接,無防松措施,長期使用后螺紋連接松動(dòng),致使工作臺(tái)夾緊力不足,影響工件的加工質(zhì)量,甚至損壞刀具。

        徑向定心軸承采用1套圓錐滾子軸承。為了避免在工作臺(tái)夾緊時(shí)與卸荷滑動(dòng)導(dǎo)軌產(chǎn)生過定位,圓錐滾子軸承存在初始工作游隙,這將影響水平定位精度;工作臺(tái)松夾抬起時(shí),軸承徑向游隙變大,無法精確保證工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)分度時(shí)的定心。

        2 改進(jìn)后分度工作臺(tái)

        2.1 結(jié)構(gòu)

        將原分度工作臺(tái)卸荷滑動(dòng)導(dǎo)軌、徑向定心機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的分度工作臺(tái)單元由工作臺(tái)、上滑臺(tái)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及齒輪副、軸向推力圓柱滾子軸承、徑向定心及拉緊機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)夾緊機(jī)構(gòu)等組成,如圖2所示。

        1—工作臺(tái);2—套筒;3—扇形墊片;4—柱塞;5—推力圓柱滾子軸承;6—小齒輪軸;7—大齒輪;8—上滑臺(tái); 9—彈簧;10—球形墊圈; 11—拉桿活塞;12—圓柱滾子軸承圖2 改進(jìn)后分度工作臺(tái)結(jié)構(gòu)簡圖

        工作臺(tái)采用1套推力圓柱滾子軸承(P5)支承導(dǎo)軌,支承表面無需刮研,安裝方便;軸承采用脂潤滑,簡化了潤滑回路,可以長期免維護(hù)運(yùn)行。測(cè)試表明,該導(dǎo)軌承載能力充分,回轉(zhuǎn)靈活,摩擦力矩小,旋轉(zhuǎn)精度高,不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)導(dǎo)軌粘連研合現(xiàn)象。

        徑向定心機(jī)構(gòu)和拉緊機(jī)構(gòu)環(huán)套集成在工作臺(tái)中心,簡化了結(jié)構(gòu),改善了工藝性。徑向定心采用1套圓柱滾子軸承,工作臺(tái)松開、夾緊時(shí)徑向游隙變化極小,軸承內(nèi)、外圈軸向可作微量相對(duì)移動(dòng);由于徑向游隙較小,工作臺(tái)水平定位精度較高。如圖2所示,拉緊機(jī)構(gòu)采用中心下拉方式,由1個(gè)拉緊油缸組成,與原結(jié)構(gòu)相比,拉緊力均勻、恒定,可無級(jí)調(diào)節(jié)。

        分度工作臺(tái)的夾緊機(jī)構(gòu)由6個(gè)柱塞式夾緊油缸和多瓣扇形摩擦片組成。6個(gè)夾緊油缸集成于上滑體內(nèi),結(jié)構(gòu)緊湊、簡單,加工工藝性好,夾緊力均勻;由于夾緊油缸中心直徑增大,可提供更大的鎖緊力矩。扇形摩擦片通過螺釘固定在與工作臺(tái)下表面固連的套筒下表面,維修時(shí)只需將螺釘松開即可將工作臺(tái)與上滑體分離,易于檢修;多瓣扇形摩擦片與上滑臺(tái)環(huán)形表面組成摩擦副,接觸面積大,接觸均勻,夾緊牢靠,提高了工作臺(tái)夾緊可靠性和定位精度。

        工作臺(tái)拉緊力和夾緊力由液壓系統(tǒng)提供。在原液壓系統(tǒng)中增加了蓄能器、液壓鎖、減壓閥等,構(gòu)成保壓回路,保證拉緊力和夾緊力穩(wěn)定,且可以單獨(dú)調(diào)節(jié)。測(cè)試表明,在48 h內(nèi)保壓回路的壓力降不超過5%,工作臺(tái)夾緊可靠,完全滿足使用要求。

        2.2 工作原理

        如圖2所示,拉緊油缸上腔經(jīng)b口卸荷,釋放工作臺(tái),同時(shí)夾緊油缸經(jīng)a口卸荷,消除夾緊力,摩擦片與上滑體脫離,分度工作臺(tái)松夾,壓力信號(hào)延時(shí)時(shí)間到達(dá)后發(fā)出工作臺(tái)松夾完成信號(hào)。當(dāng)數(shù)控裝置接收到工作臺(tái)抬起完成信號(hào)后,伺服電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)及齒輪驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)分度,工作臺(tái)到達(dá)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度后,伺服電動(dòng)機(jī)停止旋轉(zhuǎn)。拉緊油缸上腔經(jīng)b口通壓力油拉緊工作臺(tái),同時(shí)夾緊油缸經(jīng)a口通壓力油,柱塞將摩擦片均勻地夾壓在上滑臺(tái)環(huán)形表面,從而將分度工作臺(tái)夾緊定位,壓力信號(hào)延時(shí)時(shí)間到達(dá)后發(fā)出工作臺(tái)定位夾緊完成信號(hào)。

        3 結(jié)束語

        改進(jìn)后的工作臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊、簡單;定位精度高,工作可靠;加工工藝性好,制造成本低;易于裝拆、測(cè)量和調(diào)整,維護(hù)性好。對(duì)工作臺(tái)單元進(jìn)行的幾何精度檢測(cè)、承載測(cè)試及切削試驗(yàn)表明,改進(jìn)后的工作臺(tái)定位精度、承載能力、切削剛性及可靠性等均滿足使用要求,性能較原工作臺(tái)有很大改善。

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