一種彈簧預(yù)緊式液壓浮動(dòng)尾座設(shè)計(jì)

程蓓蓓 岳云萍

(大連機(jī)床集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，遼寧大連 116620)

金屬切削機(jī)床在加工長(zhǎng)軸類(lèi)工件時(shí)，必需使用帶有頂尖機(jī)構(gòu)的尾座，工件的一端由卡盤(pán)夾持，另一端由頂尖頂持在端面的中心部位，這種結(jié)構(gòu)的尾座屬剛性頂持。在加工過(guò)程中，長(zhǎng)軸類(lèi)工件發(fā)熱會(huì)有一定量的伸長(zhǎng)，由于得不到釋放，此時(shí)工件會(huì)出現(xiàn)一定量的彎曲，影響加工精度?，F(xiàn)提供一種長(zhǎng)軸類(lèi)工件在加工時(shí)受熱伸長(zhǎng)可自行調(diào)整、不發(fā)生彎曲、保證加工精度、提高工件質(zhì)量的彈簧預(yù)緊式液壓浮動(dòng)尾座，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

1 傳統(tǒng)尾座結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的尾座分為手動(dòng)尾座、液壓尾座和氣動(dòng)尾座。手動(dòng)尾座根據(jù)偏心原理鎖緊在床身上，用手搖手輪使絲桿帶動(dòng)尾座主軸前進(jìn)、后退。液壓尾座和氣動(dòng)尾座依照液壓原理及氣動(dòng)原理使尾座芯軸前進(jìn)后退，尾座體上使用限位開(kāi)關(guān)能防止其與床鞍相撞。

以液壓尾座(圖1)為例，在尾座體內(nèi)設(shè)有套筒，套筒內(nèi)側(cè)前部安裝有頂尖機(jī)構(gòu);在尾座體的后端接有油缸，在套筒的后端尾座體的內(nèi)側(cè)固定連接有后蓋，后蓋連接與油缸相配的活塞桿的外端頭。油缸的動(dòng)作可帶動(dòng)后蓋和套筒在尾座體內(nèi)滑動(dòng)，達(dá)到頂尖伸出頂持工件或頂尖縮回的目的。但這種尾座只能在裝卡工件時(shí)一次定位。

2 軸類(lèi)工件加工狀態(tài)分析

細(xì)長(zhǎng)軸加工時(shí)，一般都會(huì)有中心架或跟刀架進(jìn)行輔助支撐以防因切削受力產(chǎn)生變形，如果用普通尾座頂持，切削產(chǎn)生的熱變形勢(shì)必會(huì)通過(guò)軸的彎曲來(lái)補(bǔ)償。但如果尾座采用浮動(dòng)式設(shè)計(jì)，加工時(shí)產(chǎn)生的熱變形就會(huì)通過(guò)尾座內(nèi)部的彈簧伸長(zhǎng)和壓縮來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)加工后的零件精度有很好的保證。

3 彈簧預(yù)緊式液壓浮動(dòng)尾座設(shè)計(jì)原理

根據(jù)以上要求，我們根據(jù)本廠(chǎng)實(shí)際情況研發(fā)出一種新型的彈簧預(yù)緊式液壓浮動(dòng)尾座(圖3)。

如圖3所示，在尾座體1的內(nèi)側(cè)裝有套筒2，套筒2內(nèi)側(cè)前部裝有頂尖機(jī)構(gòu)18;在尾座體1的后端通過(guò)螺栓固定有油缸8，油缸8的內(nèi)腔配有活塞10，活塞10的前部形成前油腔7并與油缸8上的前油口15相連通;活塞10的后部形成后油腔11并與油缸8上的后油口14相連通;在套筒2的后端通過(guò)螺栓固定連接有后蓋4，在活塞10的中心孔內(nèi)設(shè)置有拉桿9，拉桿9的前端伸出活塞10外并加工有凸臺(tái)和螺紋，通過(guò)后蓋緊固螺母3和凸臺(tái)夾緊后蓋4;活塞10的前部伸出油缸8外并套裝有圓盤(pán)狀彈簧座6，彈簧座6靠在活塞10前部的臺(tái)階上，在彈簧座6上加工有彈簧孔，彈簧孔有18個(gè)且在圓周上均勻分布，每個(gè)彈簧孔內(nèi)均設(shè)置有彈簧5，彈簧5的一端頂靠在彈簧孔的底端，另一端頂靠在后蓋4的側(cè)面上;拉桿9的后端伸出油缸外側(cè)并螺紋連接有相互旋緊固定的雙緊固螺母12;在油缸8的后端通過(guò)螺栓固定有油缸端蓋13，油缸端蓋13套裝在伸出油缸8外側(cè)的活塞10后部外側(cè);安裝調(diào)定后在后蓋4與彈簧座6之間形成彈簧座間隙17，在拉桿9上的凸臺(tái)與活塞10最前端面之間形成活塞間隙16。當(dāng)油缸8動(dòng)作帶動(dòng)活塞10前移時(shí)，活塞10、彈簧座6、后蓋4、套筒2、拉桿9一同前移，頂尖機(jī)構(gòu)18隨之前移;當(dāng)頂尖的前端頂靠在工件上時(shí)，彈簧5受力被壓縮，彈簧座間隙17變小，活塞間隙16變小，雙緊固螺母12與活塞10后端面產(chǎn)生間隙，工件靠彈力頂持。加工過(guò)程中工件受熱發(fā)生一定量的伸長(zhǎng)時(shí)，彈簧15再次被壓縮，彈簧座間隙17、活塞間隙16均再次變小，而雙緊固螺母12與活塞10后端面的間隙則再次變大，消除了頂持造成工件變形彎曲的現(xiàn)象。

安裝時(shí)，可通過(guò)雙緊固螺母調(diào)定好彈簧的預(yù)緊力，使彈簧座與后蓋之間由彈簧頂靠并保持有彈簧座間隙，活塞前端面與拉桿凸臺(tái)之間保持有活塞間隙。當(dāng)油缸動(dòng)作帶動(dòng)活塞前移時(shí)，活塞、彈簧座、后蓋、套筒、拉桿一同前移，頂尖機(jī)構(gòu)隨之前移;當(dāng)頂尖的前端頂靠在工件上時(shí)，彈簧受力被壓縮，彈簧座間隙變小，頂緊力的值F(取決于彈簧力)才與套筒產(chǎn)生的位移量X呈正比例關(guān)系(圖4)。

4 結(jié)語(yǔ)

彈簧預(yù)緊式液壓尾座已應(yīng)用于我廠(chǎng)產(chǎn)品上，消除了剛性頂持造成的工件變形彎曲現(xiàn)象，保證了加工精度，提高了工件質(zhì)量。

［1］機(jī)床設(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.

［2］王愛(ài)玲.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)［M］.北京:兵器工業(yè)出版社，1999.

［3］濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.北京:高等教育出版社，2002.