旋轉(zhuǎn)接頭在臥式加工中心夾具用油中的應(yīng)用實(shí)踐和分析

劉 博 李志丹

(沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110141)

隨著金屬工件加工技術(shù)的不斷發(fā)展，流水線式生產(chǎn)的中小工件批量加工越來(lái)越多，這就要求機(jī)床的加工效率不斷提高。HMC63e型臥式加工中心，配有分度工作臺(tái)或者數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，適合于工件多面的銑、鉆、鏜、鉸、攻絲、兩維、三維曲面等多工序加工，還配備交換臺(tái)站，兩個(gè)工作臺(tái)板分別在加工區(qū)和前工位交替工作，在對(duì)加工區(qū)工作臺(tái)板上的工件進(jìn)行加工的同時(shí)，可對(duì)前工位工作臺(tái)板上的工件進(jìn)行裝卸，大大縮短工作節(jié)拍，提高工作效率。在對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時(shí)，液壓夾具也是不可缺少的，其具有夾緊力大、占用空間小和易于實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)。以往夾具用油是通過(guò)工作臺(tái)芯軸經(jīng)過(guò)工作臺(tái)板供給到夾具內(nèi)，但受工作臺(tái)內(nèi)部空間的限制而導(dǎo)致液壓油路的數(shù)量有限，因此，設(shè)計(jì)研制了新型旋轉(zhuǎn)接頭，用于臥式加工中心夾具供油，油路數(shù)量不足的問(wèn)題迎刃而解。

1 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心出油

對(duì)于雙交換回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，工作臺(tái)底座通過(guò)滑塊在線軌上沿Z軸移動(dòng)，轉(zhuǎn)盤(pán)通過(guò)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)相對(duì)底座轉(zhuǎn)動(dòng)，工作臺(tái)板通過(guò)錐座與轉(zhuǎn)盤(pán)固定和分離。當(dāng)工作臺(tái)板上的夾具需要液壓油或者壓縮空氣時(shí)，則在轉(zhuǎn)臺(tái)芯軸內(nèi)部打孔，在臺(tái)面尺寸為630 mm×630 mm的轉(zhuǎn)臺(tái)上，芯軸外徑為158 mm，在這個(gè)芯軸內(nèi)部最多可以加工出8個(gè)通油孔A～H，如圖2所示，這樣嚴(yán)重限制了液壓夾具油路數(shù)量的使用，減小了機(jī)床的應(yīng)用范圍。

對(duì)于雙交換工作臺(tái)，還要在臺(tái)板與轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)合處安裝自動(dòng)密封接頭，以防止在臺(tái)板與轉(zhuǎn)盤(pán)分離時(shí)發(fā)生油液泄漏，而且當(dāng)工作臺(tái)板交換時(shí)，加工區(qū)內(nèi)的切屑很容易落在接頭上，當(dāng)臺(tái)板交換后就會(huì)造成接頭損壞。這種接頭的采購(gòu)成本非常高，一個(gè)接頭單價(jià)將近1萬(wàn)元，也就是說(shuō)液壓夾具需要的油路每增加一個(gè)，制造成本就要增加1萬(wàn)多元，這對(duì)于投標(biāo)及后期維護(hù)都非常不利。

2 新型旋轉(zhuǎn)接頭

為解決臥式加工中心工作臺(tái)中心出油難以滿足夾具更多油路需求的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)研制了新型旋轉(zhuǎn)接頭，用另一種給液壓夾具供油的方式滿足多油路需求。如圖3所示，旋轉(zhuǎn)接頭主要由底座、轉(zhuǎn)盤(pán)、軸承、密封圈、隔套、卡圈和蓋板構(gòu)成，液壓站提供的液壓油經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)，在有雙邊密封的槽溝進(jìn)入底座，再通過(guò)底座內(nèi)部孔系接入液壓夾具上，轉(zhuǎn)盤(pán)固定在機(jī)床的外防護(hù)間上，底座安裝在液壓夾具上隨著回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一起旋轉(zhuǎn)工作。

如圖4所示，轉(zhuǎn)盤(pán)外徑D=190 mm,內(nèi)徑d=125.5 mm，高度H=280 mm，在體上打通2列共12個(gè)φ6mm通油孔，配管接口尺寸為Rc1/4，分別與相配合的底座上的溝槽相對(duì)應(yīng)，這種12通路的旋轉(zhuǎn)接頭可以供6進(jìn)6出的液壓夾具使用，由于采用聚四氟乙烯密封環(huán)與全氟醚橡膠O型圈組合密封，且與密封圈配合的底座與轉(zhuǎn)盤(pán)表面均采用研磨和硬質(zhì)鍍鉻處理，超精加工，具有卓越的密封性能和耐久性，此油路也可用于氣壓回路和切削液回路，滿足夾具的所有工作需求。

經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)證明，如圖5所示，此旋轉(zhuǎn)接頭最高使用壓力達(dá)25 MPa，允許轉(zhuǎn)速80 r/min，使用環(huán)境溫度0～70 ℃，滿足機(jī)床正常工作時(shí)的所有工況參數(shù)，使用簡(jiǎn)單方便。

在此12通路旋轉(zhuǎn)接頭研制的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加旋轉(zhuǎn)接頭的直徑和高度，優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以做到16通路，可以滿足絕大多數(shù)液壓夾具的工作需要，相比較工作臺(tái)中心出油方式增加油路的成本，旋轉(zhuǎn)接頭增加油路需要的成本要低很多。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)HMC63e型臥式加工中心液壓夾具供油方式的改進(jìn)設(shè)計(jì)，以旋轉(zhuǎn)接頭替代工作臺(tái)中心出油的方式，解決了液壓油路數(shù)量不足的缺陷，減少了機(jī)床制造成本和后期維護(hù)成本，降低了因自動(dòng)密封接頭損壞造成的故障率，提高了機(jī)床的可靠性和應(yīng)用范圍，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用驗(yàn)證，是一種經(jīng)濟(jì)安全又簡(jiǎn)單可靠的優(yōu)選方式。