董志強(qiáng) 姜莉莉 雷曉鐘

(①?gòu)V東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，廣東 廣州510006;②廣州市珠江機(jī)床廠有限公司，廣東 廣州510000)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，加工中心及數(shù)控車床在機(jī)械加工行業(yè)的使用越來(lái)越多，加工中心的核心部件——主軸的需求量也日益增加。目前國(guó)內(nèi)加工中心中使用的主軸與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接以皮帶式主軸和電主軸為主。

皮帶式主軸的缺點(diǎn)是:①同步帶在高速時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的噪音甚至很明顯的嘯叫，因此不適合用于高速場(chǎng)合;②皮帶一般為軟性材料制作，連接剛性較低，例如在剛性攻絲等對(duì)剛性需求較高的場(chǎng)合時(shí)會(huì)對(duì)加工工件帶來(lái)一些質(zhì)量問(wèn)題;③占用空間大，影響機(jī)床整體布置和外觀。

電主軸的缺點(diǎn)是:①成本較高;②需強(qiáng)制水冷，運(yùn)行成本增加;③維修不便，成本高。

本文在研究主軸傳動(dòng)方式的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種打刀缸內(nèi)藏式主軸與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的直聯(lián)機(jī)構(gòu)。

1 直聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

直聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

其中油缸套4 通過(guò)螺釘19 與主軸外套1 固定聯(lián)接，徑向有油口和氣口，連接油管和氣管，為打刀缸提供液壓動(dòng)力和換刀時(shí)主軸的吹氣。油缸聯(lián)接盤5 通過(guò)內(nèi)孔、鍵20 和螺母6 與主軸3 固定聯(lián)接，并通過(guò)螺釘18 與缸體一固定聯(lián)接，傳遞扭矩。油缸前端蓋7 通過(guò)過(guò)盈配合與主軸后端孔聯(lián)接密封缸體一，形成缸內(nèi)壓力，缸體一徑向定位，活塞桿16 起導(dǎo)向作用。缸體一、缸體二、缸體三之間通過(guò)螺釘17、21 固定聯(lián)接，并通過(guò)螺釘18 與油缸聯(lián)接盤5 固定聯(lián)接，缸體三一端可通過(guò)聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接，位于電動(dòng)機(jī)和主軸之間，傳遞扭矩?；钊弧⒒钊?、活塞三、活塞桿16 分別位于缸體一、缸體二、缸體三內(nèi)，通過(guò)油液的壓力軸向運(yùn)動(dòng)，傳遞打刀動(dòng)力。

工作過(guò)程:當(dāng)油口一接通壓力油時(shí)，油液通過(guò)環(huán)形槽、主油孔、橫油孔、分路油孔，分別進(jìn)入串聯(lián)多級(jí)油缸的左側(cè)油腔，活塞一、活塞二、活塞三以及活塞桿16 在液壓力作用下向右移動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)打刀桿2 向右移動(dòng)，完成打刀(松刀)。當(dāng)油口二接通壓力油時(shí)，油液通過(guò)環(huán)形槽、主油孔、橫油孔、分路油孔，分別進(jìn)入串聯(lián)三級(jí)油缸的右側(cè)油腔，活塞一、活塞二、活塞三以及活塞桿16 在壓力作用下向左移動(dòng)，使活塞復(fù)位，進(jìn)而解除對(duì)打刀桿2 的壓力，打刀桿在碟簧作用下向左移動(dòng)，完成拉刀。

2 直聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作原理

本設(shè)計(jì)中將主軸和電動(dòng)機(jī)之間的傳力部件設(shè)計(jì)為打刀缸缸體，缸體內(nèi)部為多級(jí)油缸，配合液壓控制部分完成打刀及復(fù)位。打刀缸缸體作為從電動(dòng)機(jī)向主軸傳遞扭矩的主承力件，使打刀缸完全內(nèi)藏在主軸和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)之間，并與兩者中心線重合。其中電動(dòng)機(jī)、打刀缸和主軸中心線完全重合，并通過(guò)通用聯(lián)軸器進(jìn)行緊湊的剛性聯(lián)接;電動(dòng)機(jī)與主軸中心線重合，并通過(guò)聯(lián)軸器+缸體組合直接剛性聯(lián)接。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，該機(jī)構(gòu)已取得專利，并已完成樣機(jī)試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)它可使主軸與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)形成如下兩種機(jī)械聯(lián)接方式:(1)直聯(lián)式:驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)+聯(lián)軸器+主軸;(2)齒輪變速式:驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)+聯(lián)軸器+變速箱+聯(lián)軸器+主軸。這樣就使主軸和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)處于同一軸線上，避免了皮帶式主軸和電主軸的缺點(diǎn)。隨著加工中心向高速、高精度、高剛性方向的發(fā)展，這種連接方式必定會(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景。

［1］李紅.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.沈陽(yáng):化學(xué)工業(yè)出版社，1999.

［2］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，2008.