采用排除法解決數(shù)控機(jī)床自動(dòng)拉刀機(jī)構(gòu)拉刀力不夠問題

孫玉民

(中捷機(jī)床有限公司，遼寧沈陽(yáng)110142)

1 問題的提出

我公司新產(chǎn)品某型號(hào)落地式銑鏜床在裝配過程中發(fā)現(xiàn)拉刀力不夠。圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求拉刀力24 000 N，松刀力27 000 N。實(shí)際檢測(cè)值:拉刀力16 000 N。

2 對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析及驗(yàn)算

圖1為某型號(hào)落地式銑鏜床拉刀機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。此機(jī)構(gòu)由卡爪、卡爪芯軸、連接套、碟簧、碟簧導(dǎo)向桿、限位螺母、支承軸、支撐軸承、活塞、油缸、油缸蓋、法蘭蓋、旋轉(zhuǎn)接頭、光電開關(guān)等主要件組成。主軸采用50刀柄，切削加工時(shí)拉刀力由碟形彈簧片提供，松刀力由液壓油缸提供(主軸松刀行程=6.8 mm)。

2.1 松刀、拉刀、無刀原理

(1)松刀時(shí)，松刀力由液壓缸提供，液壓油由管接頭24進(jìn)入油缸油腔，推動(dòng)活塞25向左移動(dòng)，通過支承軸16、限位套14推動(dòng)碟簧導(dǎo)向軸9并壓縮碟形彈簧片，經(jīng)過連接套4、連接桿套5、卡爪芯軸2將卡爪3的前部推出至主軸孔內(nèi)大空間，卡爪前部張開，松開拉釘1，活塞25前移到位后光電開關(guān)23發(fā)出信號(hào)，松刀完成。

(2)拉刀時(shí)，油路斷開，活塞25后移，解除對(duì)支承軸16的壓力，碟形彈簧片彈性恢復(fù)軸向張開，推動(dòng)碟簧導(dǎo)向軸9、連接套4、連接桿套5、卡爪芯軸2后移，卡爪3在后移的過程中逐漸向內(nèi)收攏，拉緊拉釘，活塞25后移到位后光電開關(guān)22發(fā)出信號(hào)，刀具夾緊。

(3)無刀時(shí)，碟形彈簧片彈性繼續(xù)釋放，連接桿套5右端面與隔套8左端面接觸后，光電開關(guān)21發(fā)出信號(hào)，確認(rèn)無刀。

2.2 碟型彈簧松刀力、拉刀力計(jì)算

選擇德國(guó) Mubea碟形彈簧，型號(hào)為180070，116片，2片1組疊合、58組對(duì)合如圖1所示。180070碟簧參數(shù)(圖2):De=63 mm;Di=31 mm;t=3.5 mm;I0=4.9 mm;h0=1.4 mm。根據(jù)德國(guó)Mubea碟形彈簧特性計(jì)算結(jié)果見表1、圖3。

表1 碟簧參數(shù)與載荷計(jì)算

由圖1得知拉刀時(shí)，組合碟簧高度Ib=461.524－11×2=439.524 mm;松刀時(shí)組合碟簧高Ia=439.524－6.8=432.724 mm;由此證明圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及計(jì)算是正確的，排除上述原因。

2.3 零件加工與裝配

第一步檢查件隔套11、12尺寸，符合圖紙要求;第二步檢查裝配尺寸461.524 mm符合圖紙要求;第三步檢查碟簧片疊合對(duì)合后的自由高度結(jié)果是481.98 mm，比理論高度小5.22 mm，每片碟簧自由高度平均小0.09 mm。根據(jù)德國(guó)Mubea碟形彈簧樣本查出，無支撐面碟簧，材料厚度t=3.0～3.8 mm的通用公差為上偏差+0.05 mm，下偏差－0.15 mm;(DIN2093標(biāo)準(zhǔn))此批碟簧材料為減差0.09 mm。在公差范圍內(nèi)。但因?yàn)榈缮a(chǎn)制造的特點(diǎn)，即一批碟簧的公差都為加差或都為減差。由于此結(jié)構(gòu)碟簧片數(shù)較多，累計(jì)公差就比較大即－5.22 mm，因此拉刀力不夠且相差很大。

2.4 解決方法

將零件調(diào)整套13軸向尺寸從20 mm調(diào)整到26 mm，包含調(diào)整0.78 mm。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)裝配調(diào)試效果很好，拉刀力、松刀力完全達(dá)到圖紙要求。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)在數(shù)控機(jī)床拉刀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如采用碟簧卡緊結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮碟形彈簧的公差及制造特點(diǎn)，增加一個(gè)大調(diào)整量的調(diào)整墊圈。

(2)裝配時(shí)首先檢查碟簧片總的自由高度尺寸，以確定調(diào)整墊圈尺寸，這樣既能避免重復(fù)裝配又能保證裝配質(zhì)量。