臥式加工中心定位錐的改進(jìn)設(shè)計(jì)

張東海 楊沛湛 崔 智 陳學(xué)明 張 軍

（漢川機(jī)床集團(tuán)有限公司研究所，陜西漢中723003）

為提高臥式加工中心機(jī)床的工作效率，該類機(jī)床一般都配有兩個(gè)或多個(gè)工作臺(tái)，當(dāng)一工件在進(jìn)行加工時(shí)，可在其他工作臺(tái)上進(jìn)行另一工件的裝夾，從而減少因裝卡工件所占用的停機(jī)等待時(shí)間。為保證各工作臺(tái)在交換使用時(shí)定位精確，各機(jī)床廠家普遍采用多點(diǎn)錐面定位機(jī)構(gòu)。

該機(jī)構(gòu)有定位精確，使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但是同時(shí)也存在加工難度大、廢品率高、工作臺(tái)拉緊時(shí)工作臺(tái)面變形大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等問(wèn)題，尤其在工作臺(tái)拉緊時(shí)，工作臺(tái)臺(tái)面局部會(huì)發(fā)生變形，降低了機(jī)床加工精度，影響整臺(tái)機(jī)床的性能。

1 傳統(tǒng)定位機(jī)構(gòu)的工作原理

圖1所示的是臥式加工中心傳統(tǒng)定位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)一工件加工完時(shí)，先通過(guò)該機(jī)構(gòu)松開(kāi)加工區(qū)的工作臺(tái)9，再通過(guò)交換裝置將加工區(qū)的工作臺(tái)9與輔助區(qū)已裝夾好工件的工作臺(tái)進(jìn)行互換，最后通過(guò)該機(jī)構(gòu)拉緊已換到加工區(qū)的工作臺(tái)，這時(shí)機(jī)床可從新開(kāi)始進(jìn)行加工。

該機(jī)構(gòu)的拉緊過(guò)程為:工作臺(tái)9與轉(zhuǎn)臺(tái)2通過(guò)外錐5、內(nèi)錐6精確定位后，液壓油通過(guò)油路進(jìn)入油腔4中，推動(dòng)活塞3向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)拉釘8拉緊工作臺(tái)9同時(shí)壓縮碟簧1。當(dāng)工作臺(tái)需要交換時(shí)，通過(guò)電磁閥換向，油腔4泄油，碟簧1釋放推動(dòng)活塞3向上運(yùn)動(dòng)，松開(kāi)工作臺(tái)9后，允許進(jìn)行工作臺(tái)交換。

為了使各工作臺(tái)與轉(zhuǎn)臺(tái)之間定位精確，各機(jī)床廠家普遍采用四點(diǎn)或多點(diǎn)定位，因此造成工作臺(tái)9在加工內(nèi)錐6的安裝孔時(shí)，各安裝孔之間的位置關(guān)系要求很高，生產(chǎn)加工時(shí)，廢品率高。

在油缸拉緊時(shí)，每個(gè)拉釘8上大約作用10 kN的力，會(huì)造成工作臺(tái)局部發(fā)生約0.03 mm的彈性變形，由于工件是事先在未受力的狀態(tài)下裝夾好的，因此工作臺(tái)在拉緊后的變形就反映到工件上，造成機(jī)床的加工精度下降，影響整臺(tái)機(jī)床的性能。

2 改進(jìn)后定位機(jī)構(gòu)的工作原理

為解決傳統(tǒng)定位機(jī)構(gòu)存在的問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了如圖2所示的新型結(jié)構(gòu)，其拉緊過(guò)程為:工作臺(tái)9與轉(zhuǎn)臺(tái)2通過(guò)外錐5、內(nèi)錐6精確定位后，液壓油通過(guò)油路進(jìn)入油腔4中，推動(dòng)活塞3向下運(yùn)動(dòng)壓縮碟簧1，同時(shí)拉緊拉釘10，作用力通過(guò)卸荷塊作用到內(nèi)錐6上，使內(nèi)外錐緊密地連接在一起，由于工作臺(tái)9和內(nèi)錐6通過(guò)螺釘固定在一起，所以最終工作臺(tái)9通過(guò)該機(jī)構(gòu)固定在轉(zhuǎn)臺(tái)2上。其松開(kāi)過(guò)程與圖1所示結(jié)構(gòu)相同。

該機(jī)構(gòu)與圖1所示機(jī)構(gòu)相比做了以下改進(jìn):首先增加了卸荷塊12，使得拉釘10上的拉緊力不直接作用在工作臺(tái)9上避免了工作臺(tái)發(fā)生彈性變形，影響機(jī)床的加工精度。其次工作臺(tái)9在拉緊時(shí)必須保證各定位點(diǎn)受力均勻，防止工作臺(tái)受力偏載造成定位機(jī)構(gòu)損壞，因此各活塞在向下運(yùn)動(dòng)時(shí)必須保證與拉釘同時(shí)接觸。但是在實(shí)際生產(chǎn)中由于轉(zhuǎn)臺(tái)2、活塞3、內(nèi)錐6、外錐5、拉釘10等零件在加工中存在誤差，無(wú)法保證各個(gè)定位機(jī)構(gòu)中拉釘同時(shí)受力。因此特增加了調(diào)整墊11，通過(guò)配磨該調(diào)整墊使得各個(gè)拉釘在工作中受力均勻。

最后為了解決工作臺(tái)加工難度大、廢品率高等問(wèn)題，新機(jī)構(gòu)在工作臺(tái)與內(nèi)錐定位結(jié)構(gòu)上改變傳統(tǒng)采用的軸孔配合定位，而采用在結(jié)合部灌入高精度定位膠。在使用時(shí)先將外錐5安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)2上，然后將其余零件按圖2所示裝好，先不擰緊內(nèi)錐6與工作臺(tái)的連接螺栓，調(diào)整好各內(nèi)錐與工作臺(tái)的位置，接著擰緊連接螺栓，在注膠腔內(nèi)注入高精度定位膠。

3 使用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

為了有利于機(jī)床批量化生產(chǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中通過(guò)機(jī)械加工保證工作臺(tái)、轉(zhuǎn)臺(tái)分別與內(nèi)錐、外錐（圖2所示A、B兩面）安裝面的平面度，在裝配時(shí)用千分尺測(cè)量?jī)?nèi)錐與外錐在緊密接觸時(shí)兩錐的安裝端面間的實(shí)際高度值，通過(guò)配磨調(diào)整墊7，確保每個(gè)定位錐安裝處A、B兩面間的實(shí)際高度差值小于0.005 mm。

由于內(nèi)錐6、拉釘10在工作中可能存在損壞，造成整個(gè)工作臺(tái)無(wú)法使用，因此必須保證內(nèi)錐與工作臺(tái)可以拆卸。為了使內(nèi)錐與工作臺(tái)拆卸方便，在裝配時(shí)先用清洗劑、干燥劑清洗工作臺(tái)安裝孔內(nèi)腔，然后再在內(nèi)腔壁上涂脫模劑，最后安裝內(nèi)錐并注膠。

表1 主要物理機(jī)械性能

我公司在實(shí)際生產(chǎn)中使用北京天山新材料技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的可塞新牌TS353、TS355型高精度定位膠，其主要參數(shù)如表1所示，該定位膠抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)低于工作臺(tái)與內(nèi)錐的抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度（我公司工作臺(tái)材料使用HT300，其抗拉強(qiáng)度大于200 MPa，內(nèi)錐材料為GCr15，其抗拉強(qiáng)度大于600 MPa），并且該定位膠存在固化收縮率，所以注膠腔不宜設(shè)計(jì)過(guò)深，同時(shí)為了保證在注膠時(shí)定位膠容易灌滿整個(gè)注膠腔，設(shè)計(jì)時(shí)定位膠厚度一般設(shè)定在1.7～2.2 mm。

4 結(jié)語(yǔ)

使用新結(jié)構(gòu)的工作臺(tái)在拉緊時(shí)，其工作臺(tái)臺(tái)面的變化量經(jīng)實(shí)測(cè)小于0.005 mm，與老結(jié)構(gòu)相比明顯的降低了工作臺(tái)拉緊時(shí)的變形量，提高了機(jī)床的加工精度，同時(shí)該結(jié)構(gòu)與老結(jié)構(gòu)相比，更容易加工制造和裝配，故受到了車間工人的好評(píng)。

［1］朱張校.工程材料［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2001.