郭興龍

(齊齊哈爾二機床(集團)有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

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用于機床的夾緊、剎車和測量機構(gòu)

郭興龍

(齊齊哈爾二機床(集團)有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

主要介紹幾種可通用于機床的夾緊、剎車和測量機構(gòu)。

碟形彈簧；楔塊；剎車；防墜落；拉刀力

機床上有許多機構(gòu)在各種類型機床中是可以通用的，本文介紹幾種可以通用的機構(gòu)，有夾緊機構(gòu)、剎車機構(gòu)和測量機構(gòu)。

1　夾緊機構(gòu)

在機床移動部件與固定部件之間，經(jīng)常要用到夾緊機構(gòu)，用于使移動部件固定在行程的某位置上。夾緊機構(gòu)的夾緊力一般由液壓力、彈簧力或増力機構(gòu)來實現(xiàn)，下面對這幾種機構(gòu)分別介紹。

1.1由液壓力實現(xiàn)夾緊的機構(gòu)

1.1.1液壓夾緊/液壓松開

見圖1，該結(jié)構(gòu)為多層油缸疊加形式，液壓力可成倍增加，其夾緊側(cè)油腔通入壓力油后，活塞右移，帶動夾緊桿將兩個夾緊片拉緊在夾緊導(dǎo)軌上，實現(xiàn)夾緊；松開時，另一側(cè)油腔進壓力油，推動活塞左移，使夾緊片在夾緊導(dǎo)軌上脫開，則實現(xiàn)松開。

1.1.2液壓夾緊/自行松開

見圖2，是一種結(jié)構(gòu)緊湊的夾緊形式，是由壓力油將小活塞壓緊在夾緊導(dǎo)軌兩端來實現(xiàn)的，松開時，將壓力油撤掉，活塞則失去壓力從導(dǎo)軌上松開。這種機構(gòu)非常簡單，且可將N個活塞做成一排一起動作，能夠成倍地增大夾緊力，適合具有狹長空間的夾緊結(jié)構(gòu)。

1.1.3液壓夾緊/彈性松開

見圖3，夾緊原理與圖1是相同的，只是松開時夾緊片可以靠夾緊體上加工出來的變形槽自動彈開。

1.2由彈簧力實現(xiàn)夾緊的機構(gòu)

1.2.1彈簧夾緊/液壓松開

見圖4，結(jié)構(gòu)與圖1相似，只不過將夾緊側(cè)油腔改為碟形彈簧組，屬于彈簧夾緊、液壓松開機構(gòu)。該機構(gòu)中碟形彈簧預(yù)先被壓縮，其彈簧力作用在夾緊桿的左端，并將兩個夾緊片拉緊在夾緊導(dǎo)軌上。松開時，液壓油通入右側(cè)的油腔內(nèi)，活塞左移并壓縮碟形彈簧，使夾緊片在導(dǎo)軌上松開。該機構(gòu)中的碟形彈簧，通過單片、雙片或三片的組合疊加方式，可以簡單實現(xiàn)夾緊力的成倍改變。另外，為增大液壓推力，右側(cè)的油缸做成了兩個串聯(lián)。該機構(gòu)因可以自動實現(xiàn)失電夾緊，在垂直移動部件上，可起到安全保護的作用。

1.2.2雙側(cè)彈簧夾緊/液壓松開

見圖5，該夾緊機構(gòu)與圖4結(jié)構(gòu)相似，碟形彈簧先被預(yù)先壓縮，然后釋放彈簧力壓緊在導(dǎo)軌上，當(dāng)活塞內(nèi)側(cè)通入壓力油時，活塞帶動夾緊塊壓縮碟形彈簧，并從導(dǎo)軌上松開。該機構(gòu)同樣可將N個活塞做成一排一起動作，成倍增大夾緊力。

1.3由増力機構(gòu)實現(xiàn)夾緊的機構(gòu)

1.3.1楔形夾緊/彈性松開

見圖6，該機構(gòu)夾緊是靠液壓活塞下移并拉緊一個楔塊，使楔塊兩端的夾緊片漲緊在夾緊槽內(nèi)實現(xiàn)的，松開是靠油缸活塞上移，使夾緊體上的變形槽回彈實現(xiàn)的。這種夾緊方式因楔塊的斜面有増力效應(yīng)，油缸壓力不變，隨斜面角度的減小可以使夾緊力增大很多。

1.3.2楔形+杠桿夾緊/液壓松開

見圖7，夾緊機構(gòu)的夾緊是靠液壓活塞右移拉動一個楔塊，然后楔塊通過斜面抬高杠桿右端，再通過杠桿臂將力放大后，將杠桿另一端下面的夾緊片壓緊在夾緊導(dǎo)軌上；松開是靠液壓油缸活塞反向移動，楔塊左移使杠桿臂失去抬高的力，最終使夾緊片在夾緊導(dǎo)軌上松開。這種夾緊方式比較復(fù)雜，但在楔塊和杠桿處經(jīng)過了兩次増力，可以使夾緊處達到很大的夾緊力。

綜上分析，以上幾種都是在機床上常用的夾緊方式，其性能對比、用途等可見表1。

2　配重墜落剎車機構(gòu)

對于大型機床，有一些部件：如主軸箱、平衡重錘、可升降操作臺等，都是垂直升降運動的，這些部件重量輕的有1～2 t，重的10 t以上，其垂直升降運動是通過鋼絲繩或鏈條聯(lián)結(jié)后進行升降的。其中，鋼絲繩或鏈條有安全隱患，一旦發(fā)生斷裂，就會發(fā)生墜落現(xiàn)象，引發(fā)機床損壞，甚至人身事故。所以，必須要有相應(yīng)的安全措施。

本文介紹一種自動安全剎車裝置(見圖8)，可以起到防止重物突然墜落的安全保護作用。

如圖8所示，升降機構(gòu)的提升鏈條下端固定在剎車體上，剎車體通過回轉(zhuǎn)軸固定在升降機構(gòu)上。且該剎車體為杠桿結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)軸即為杠桿支點，正常提升時，鏈條的提升力通過回轉(zhuǎn)軸可以將杠桿另一端的碟形彈簧組壓縮，同時可使剎車片與剎車導(dǎo)軌脫離。當(dāng)鏈條突然斷裂時，鏈條的提升力消失，則碟形彈簧力釋放，并推動剎車體將剎車片壓緊在剎車導(dǎo)軌上，這樣產(chǎn)生反向摩擦力，可以使重物停止下落或減緩下落速度。圖中的調(diào)整螺母可以調(diào)整碟形彈簧的彈簧力大小，調(diào)整螺釘可以調(diào)整剎車片與剎車導(dǎo)軌的距離。

表1夾緊機構(gòu)性能對比

夾緊方式簡圖結(jié)構(gòu)復(fù)雜性失電夾緊應(yīng)用液壓力夾緊較復(fù)雜簡單較復(fù)雜否用于落地銑鏜床的靜壓導(dǎo)軌用于回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌用于回轉(zhuǎn)工作臺的直線導(dǎo)軌彈簧力夾緊較復(fù)雜簡單是用于落地銑鏜床的靜壓導(dǎo)軌用于回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌増力機構(gòu)夾緊復(fù)雜復(fù)雜否用于回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)導(dǎo)軌用于龍門類或立車類的橫梁升降導(dǎo)軌

3　主軸拉刀力測量機構(gòu)

對于各種金屬切削機床，多數(shù)切削刀具是靠刀柄連接到主軸前端的，而刀具的拉緊則是由主軸內(nèi)部的拉刀機構(gòu)來實現(xiàn)，拉刀力過小則刀具在切削過程中可能會發(fā)生脫落，發(fā)生加工事故；拉刀力過大則松開時會增加松刀壓力油的壓力(目前典型的碟形彈簧夾緊、液壓油缸松開結(jié)構(gòu))，所以有必要對主軸的拉刀力大小進行測量，以檢測拉刀力是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。

本文介紹一種簡易的主軸拉刀力測量裝置(見圖9)，可以很方便地實現(xiàn)對主軸拉刀力的測量。

如圖9所示，測量裝置的油缸部分通過拉桿及拉釘拉緊在主軸前端(其中通過更換不同大小的拉桿和拉釘，可以適應(yīng)不同的主軸錐孔，比如7：24標準的ISO40/50/60等，或其他標準的錐孔)。然后將液壓系統(tǒng)提供的壓力油通入油缸入口，并調(diào)整液壓系統(tǒng)的減壓閥逐漸改變油缸中壓力油壓力的大小，當(dāng)油缸的液壓力與主軸拉刀力平衡時(可以通過拉桿露在油缸的外端部分觀察到動作)，這時記下液壓系統(tǒng)的輸出壓力P，然后再算出油缸活塞的截面積A，則可按公式F=PA，計算出主軸拉刀力F的大小。

這種簡易的拉刀力測量裝置在工廠車間可以很方便地實現(xiàn)，其中油缸和拉桿部分通過車床等設(shè)備即可加工出來，而液壓系統(tǒng)用手壓油泵、壓力表、液壓膠管、接頭等即可實現(xiàn)。

以上3種機構(gòu)可用于龍門、銑鏜、立車等多種類型的機床上。

(編輯孫德茂)

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·名詞解釋·

拉削加工拉削是一種高效率的加工方法。拉削可以加工各種截面形狀的內(nèi)孔表面及一定形狀的外表面。拉削的孔徑一般為8～125mm，孔的深徑比一般不超過5。但拉削不能加工臺階孔和盲孔。由于拉床工作的特點，復(fù)雜形狀零件的孔(如箱體上的孔)也不宜進行拉削。采用拉削加工方法，可以獲得較高的生產(chǎn)率和加工質(zhì)量。而且拉刀耐用度高，使用壽命長。但拉刀制造復(fù)雜，成本高。而且拉削屬于封閉式切削，容屑、排屑和散熱均較困難，需重視對切屑的妥善處理。

精密鍛壓在精度高、剛性好的鍛壓設(shè)備上使用精密模具制造無切削余量或少切削余量鍛件的工藝技術(shù)。精密鍛壓與普通模鍛相比，鍛件的模鍛斜度小、表面光潔、凹凸圓角半徑小、主要尺寸容差小。精密鍛壓工藝在航空航天工業(yè)中用于制造形狀復(fù)雜、壁薄、要求金屬流線分布合理和難切削材料的鍛件，例如，整體葉輪、葉片、鈦合金和高溫合金零件等。采用精密鍛壓可以節(jié)約貴重材料和切削工時，減輕毛坯重量和提高產(chǎn)品性能。航空航天工業(yè)中常用的精密鍛壓方法有精密模鍛、等溫模鍛、超塑性等溫模鍛和多向模鍛等。

表面質(zhì)量任何機械加工方法所得到的零件表面，實際上都不是完全理想的表面。它們的微觀幾何性質(zhì)和物理性質(zhì)都與理想表面有所差異，盡管這些差異值只是在很小的尺寸范圍內(nèi)，卻嚴重影響著機械零件的使用性能(耐磨性、配合質(zhì)量、抗腐蝕性和疲勞強度等)，從而影響著產(chǎn)品的使用性能和壽命。零件經(jīng)機械加工后的表面質(zhì)量包括兩個方面：表面粗糙度和已加工表面的加工硬度和殘余應(yīng)力。對于一般零件，主要規(guī)定其表面粗糙度的數(shù)值范圍。對于重要零件，則除了限制其表面粗糙度外，還要控制其表面層的加工硬化程度和深度，以及表面層殘余應(yīng)力的性能和大小。

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Several clamping, braking and measuring mechanisms generally used in machine tools are introduced in this paper.

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