數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)液壓鎖緊方式分析

曹志學(xué)，劉媛媛

(1．中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司維修中心，河北張家口075025;2．中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司產(chǎn)品工藝研究所，河北張家口075025)

機(jī)床尤其是現(xiàn)在比較流行的數(shù)控機(jī)床，液壓部分是不可缺少的。液壓在數(shù)控機(jī)床中的作用主要有:控制各個(gè)軸的松開、夾緊，控制刀具的松開、夾緊，控制刀塔的轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)床潤滑 (少數(shù)機(jī)床還使用液壓缸對(duì)y向進(jìn)行配重)等等。其中控制各個(gè)軸的松開、夾緊功能，尤其是大型數(shù)控設(shè)備對(duì)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的控制往往不能讓人滿意。

一臺(tái)大型數(shù)控鏜銑床，B軸工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)控制過程中必然要使用液壓控制，主要有3種控制方式:壓塊式控制、脹管式控制、液壓缸直接控制鎖緊。

壓塊式控制是通過機(jī)床工作臺(tái)周圍的若干壓塊，對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)壓緊進(jìn)行控制，壓塊內(nèi)部有碟形彈簧將壓塊壓緊，工作時(shí)通過液壓將壓塊頂起，釋放工作臺(tái)。

圖1為壓塊控制中的壓塊結(jié)構(gòu)圖 (其中固定螺栓孔被省略)。

圖1 壓塊控制中的壓塊結(jié)構(gòu)圖

脹管式控制是通過脹管的形變，用摩擦壓塊壓緊工作臺(tái)，需要工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)脹管泄壓，摩擦壓塊與工作臺(tái)分離，工作臺(tái)可以轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖2為脹管式控制方式結(jié)構(gòu)圖 (其中固定螺栓孔被省略)。

圖2 脹管式控制方式結(jié)構(gòu)圖

液壓缸直接控制比較簡單，通過工作臺(tái)周圍的液壓缸，控制對(duì)應(yīng)的鎖銷，將工作臺(tái)頂緊，工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)液壓缸運(yùn)動(dòng)，鎖銷彈起。

對(duì)于工作臺(tái)3種控制方式的實(shí)際安裝過程，壓塊式控制比較繁瑣，需要考慮機(jī)床工作臺(tái)的最大承重，進(jìn)行受力分析，最終確定壓塊應(yīng)用的數(shù)量和安裝位置，畢竟一堆壓塊在機(jī)床工作臺(tái)附近精確安裝是比較費(fèi)力的活;脹管式控制更加繁瑣，不僅需要進(jìn)行承重受力的分析，在保證工作臺(tái)和機(jī)床絕對(duì)水平的同時(shí)，還要保證壓塊面與工作臺(tái)面的距離適當(dāng)，脹管的變形量不是很大;液壓缸直接控制比較簡單，承重受力分析簡單，安裝和設(shè)計(jì)比較容易。

分析工作臺(tái)3種控制方式受力面積，很容易發(fā)現(xiàn):脹管式控制可以做到沿工作臺(tái)一周，因此相同直徑時(shí)受力面積最大，工作臺(tái)鎖緊情況比較理想;其次是壓塊式，在壓塊數(shù)量合理的情況下，實(shí)際應(yīng)用也比較理想;而液壓缸直接控制鎖緊只能滿足幾個(gè)點(diǎn)，重型數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用液壓缸直接控制鎖緊時(shí)，沿工作臺(tái)轉(zhuǎn)臂過大的重切削經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致工作臺(tái)鎖不緊等情況，嚴(yán)重影響到工件的加工精度及加工質(zhì)量。

從消耗能源角度分析工作臺(tái)3種控制方式實(shí)際工作情況，在機(jī)床進(jìn)行切削加工過程中，工作臺(tái)絕大多數(shù)的時(shí)間是被鎖緊的，脹管式控制和液壓缸直接控制鎖緊的機(jī)床，工作臺(tái)被鎖緊時(shí)由液壓泵站提供液壓，勢必要造成液壓泵更長的工作時(shí)間;而壓塊式控制的機(jī)床鎖緊是靠碟形彈簧來完成，只有當(dāng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才需要液壓泵站提供液壓，因此從能耗度分析壓塊式控制要比其他兩種方式節(jié)省能源。

對(duì)于機(jī)床而言，最重要的是要保障工件的加工效率和質(zhì)量，對(duì)于普通數(shù)控機(jī)床，可以根據(jù)實(shí)際需求，選擇應(yīng)用工作臺(tái)鎖緊方式;在大型數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)鎖緊控制的設(shè)計(jì)中，要盡量采用壓塊式控制和脹管式設(shè)計(jì)，對(duì)于液壓缸直接控制的方式要慎用。

【1】成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010．

【2】秦大同，謝里陽．現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè):第4卷［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2011．

【3】機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004．