大型機床動橫梁夾緊機構(gòu)的設(shè)計分析

彭志

（沈陽機床股份有限公司，遼寧 沈陽 110142）

機床中的夾緊機構(gòu)，主要用于保證機床部件、加工工件或刀具在整個加工切削過程中，不會由于切削力或自重等因素的作用，而產(chǎn)生位移或振動等不良效果，從而進一步影響機床加工精度與穩(wěn)定性，甚至出現(xiàn)安全事故。因此機床的夾緊機構(gòu)，對于大型數(shù)控機床來說，顯得非常重要，特別對于可升降的動橫梁來說，可靠準確的夾緊機構(gòu)就顯得更加重要。

本文通過實例來分析液壓夾緊機構(gòu)與機械夾緊機構(gòu)結(jié)合的方法，來解決實際夾緊機構(gòu)滿足實際工況要求同時兼顧安全性的難題。

1 夾緊機構(gòu)的工況特點

夾緊機構(gòu)的功能，是使工作部件經(jīng)常處于夾緊狀態(tài)，施加外力后才松開。對于大型機床的動橫梁部件，由于其幾何尺寸相對來說比較大，自身凈質(zhì)量比較大，實例中橫梁部件及其附屬零部件總質(zhì)量超過20 t，要實現(xiàn)橫梁及其附屬零部件能夠可靠地夾緊在立柱的導軌上，需要非常大的夾緊力，一般的機械動力在有限的工作空間及機床的工況情況下，很難提供這樣大的動力。本實例采用了高壓液壓系統(tǒng)來提供動力，在設(shè)計過程中，除了考慮夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式外，還要保證橫梁在松開的狀態(tài)下升降自如，同時必須考慮安全性。

2 夾緊機構(gòu)的液壓動力

在實例機床夾緊機構(gòu)的設(shè)計過程中，綜合考慮了實際工況，明確橫梁的工作條件，采用多點液壓夾緊，即1條立柱導軌，采用了8缸及8塊壓板夾緊。橫梁與立柱之間的夾緊機構(gòu)由3部分組成：即夾緊動力部分（液壓），中間的斜楔增力機構(gòu)和夾緊元件（見圖1及圖2）。

圖1 夾緊機構(gòu)剖視圖

圖2 橫梁夾緊機構(gòu)布局示意圖

夾緊動力采用液壓動力，中間機構(gòu)采用斜楔增力機構(gòu)。這種機構(gòu)工作可靠，有較大增力特性，夾緊元件由推桿及銅質(zhì)的壓板組成。

設(shè)計過程需要充分考慮夾緊點布置在零件剛性較大的部位，盡可能減少夾緊機構(gòu)在夾緊、松開橫梁時的位移，同時考慮壓板與立柱導軌的接觸面，有足夠的幾何精度和相對位置精度，這樣才能保證定位精度及工作可靠。本實例夾緊機構(gòu)的布置，優(yōu)先考慮布置在左右立柱的靠近內(nèi)側(cè)，從而可提高支撐剛性，減少橫梁立柱的彎曲變形，進而滿足實際工作需要。

3 簡單實用的安全夾緊松開機構(gòu)

上述液壓夾緊機構(gòu)，只能滿足橫梁夾緊松開的基本工作需要，這種夾緊機構(gòu)的夾緊力是通過液壓系統(tǒng)提供動力的。由于動力源及空間等因素的限制，在實例夾緊機構(gòu)的基礎(chǔ)上，很難再增加安全機構(gòu)，在安全方面提出了一個難題。

但是，對于大型機床來說，安全性是必須要考慮的問題。出于上述原因，既然橫梁立柱的液壓夾緊機構(gòu)上增加安全措施可行性非常小，本實例提出一種簡單實用的安全夾緊松開機構(gòu)（見圖3）。

圖3 絲杠副夾緊機構(gòu)示意圖

液壓松開機械加緊機構(gòu)，在正常工作時，液壓動力使其保持打開狀態(tài)，一旦斷電，機械夾緊立即動作，通過機械力迅速實施對絲杠副剎車片的夾緊，使絲杠不能旋轉(zhuǎn)，進而保證橫梁固定不動，安全性得到可靠保證。

4 結(jié)束語

通過實例中橫梁的液壓夾緊松開機構(gòu)，并結(jié)合對絲杠副的液壓松開及機械夾緊機構(gòu)的巧妙結(jié)合，解決了高壓液壓動力夾緊機構(gòu)的可靠性及安全性難題。在實際設(shè)計及應用過程中，不但保證了機床在加工過程中的剛度和穩(wěn)定性，而且充分保證了動橫梁在意外情況下，仍然保持固定不動，安全得到充分保證，在實際應用中亦取得了很好的效果。

[1]陳恒高，田金和.機床夾具設(shè)計原理[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，1998.

[2]李 洪，等.實用機床設(shè)計手冊[M].沈陽：遼寧科學技術(shù)出版社，1999.

[3]王景海,王澤民.斜面機構(gòu)在機床回轉(zhuǎn)工作臺夾緊中的應用[J].制造技術(shù)與機床，1999，（10）：5-6.