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。