大型機(jī)床動(dòng)橫梁夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析

彭志

（沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110142）

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

本文通過(guò)實(shí)例來(lái)分析液壓夾緊機(jī)構(gòu)與機(jī)械夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)合的方法，來(lái)解決實(shí)際夾緊機(jī)構(gòu)滿(mǎn)足實(shí)際工況要求同時(shí)兼顧安全性的難題。

1 夾緊機(jī)構(gòu)的工況特點(diǎn)

夾緊機(jī)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(kāi)。對(duì)于大型機(jī)床的動(dòng)橫梁部件，由于其幾何尺寸相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大，自身凈質(zhì)量比較大，實(shí)例中橫梁部件及其附屬零部件總質(zhì)量超過(guò)20 t，要實(shí)現(xiàn)橫梁及其附屬零部件能夠可靠地夾緊在立柱的導(dǎo)軌上，需要非常大的夾緊力，一般的機(jī)械動(dòng)力在有限的工作空間及機(jī)床的工況情況下，很難提供這樣大的動(dòng)力。本實(shí)例采用了高壓液壓系統(tǒng)來(lái)提供動(dòng)力，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了考慮夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式外，還要保證橫梁在松開(kāi)的狀態(tài)下升降自如，同時(shí)必須考慮安全性。

2 夾緊機(jī)構(gòu)的液壓動(dòng)力

在實(shí)例機(jī)床夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，綜合考慮了實(shí)際工況，明確橫梁的工作條件，采用多點(diǎn)液壓夾緊，即1條立柱導(dǎo)軌，采用了8缸及8塊壓板夾緊。橫梁與立柱之間的夾緊機(jī)構(gòu)由3部分組成：即夾緊動(dòng)力部分（液壓），中間的斜楔增力機(jī)構(gòu)和夾緊元件（見(jiàn)圖1及圖2）。

圖1 夾緊機(jī)構(gòu)剖視圖

圖2 橫梁夾緊機(jī)構(gòu)布局示意圖

夾緊動(dòng)力采用液壓動(dòng)力，中間機(jī)構(gòu)采用斜楔增力機(jī)構(gòu)。這種機(jī)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(jì)過(guò)程需要充分考慮夾緊點(diǎn)布置在零件剛性較大的部位，盡可能減少夾緊機(jī)構(gòu)在夾緊、松開(kāi)橫梁時(shí)的位移，同時(shí)考慮壓板與立柱導(dǎo)軌的接觸面，有足夠的幾何精度和相對(duì)位置精度，這樣才能保證定位精度及工作可靠。本實(shí)例夾緊機(jī)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(jìn)而滿(mǎn)足實(shí)際工作需要。

3 簡(jiǎn)單實(shí)用的安全夾緊松開(kāi)機(jī)構(gòu)

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

但是，對(duì)于大型機(jī)床來(lái)說(shuō)，安全性是必須要考慮的問(wèn)題。出于上述原因，既然橫梁立柱的液壓夾緊機(jī)構(gòu)上增加安全措施可行性非常小，本實(shí)例提出一種簡(jiǎn)單實(shí)用的安全夾緊松開(kāi)機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖3）。

圖3 絲杠副夾緊機(jī)構(gòu)示意圖

液壓松開(kāi)機(jī)械加緊機(jī)構(gòu)，在正常工作時(shí)，液壓動(dòng)力使其保持打開(kāi)狀態(tài)，一旦斷電，機(jī)械夾緊立即動(dòng)作，通過(guò)機(jī)械力迅速實(shí)施對(duì)絲杠副剎車(chē)片的夾緊，使絲杠不能旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而保證橫梁固定不動(dòng)，安全性得到可靠保證。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)例中橫梁的液壓夾緊松開(kāi)機(jī)構(gòu)，并結(jié)合對(duì)絲杠副的液壓松開(kāi)及機(jī)械夾緊機(jī)構(gòu)的巧妙結(jié)合，解決了高壓液壓動(dòng)力夾緊機(jī)構(gòu)的可靠性及安全性難題。在實(shí)際設(shè)計(jì)及應(yīng)用過(guò)程中，不但保證了機(jī)床在加工過(guò)程中的剛度和穩(wěn)定性，而且充分保證了動(dòng)橫梁在意外情況下，仍然保持固定不動(dòng)，安全得到充分保證，在實(shí)際應(yīng)用中亦取得了很好的效果。

[1]陳恒高，田金和.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)原理[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，1998.

[2]李 洪，等.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

[3]王景海,王澤民.斜面機(jī)構(gòu)在機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾緊中的應(yīng)用[J].制造技術(shù)與機(jī)床，1999，（10）：5-6.