一種新型數控臥式加工中心分度工作臺

曲圣賢，馬文，李信成，張倫，騰飛

(瓦房店軸承集團有限責任公司 工程中心裝備部，遼寧 瓦房店 116300)

原臥式銑鏜床工作臺技術集成度相對較低，結構簡單，使用中發現機床定位精度低，時常發生分度時工作臺夾緊、松開失效等故障。為此，在分度工作臺外形及尺寸不變的情況下，研發了一種新型數控臥式加工中心分度工作臺，簡化了其制造、裝配、調整、測試流程，提高了定位精度和工作可靠性。

1 原分度工作臺

原分度工作臺單元由工作臺、上滑臺、卸荷滑動導軌、徑向定心圓錐滾子軸承、工作臺夾緊機構等組成，其結構如圖1所示。

1—工作臺；2—上滑臺；3—碟簧；4—卸荷導軌副；5—球形墊圈；6—拉桿；7—活塞；8—齒輪；9—圓錐滾子軸承圖1 原分度工作臺結構簡圖

分度工作臺單元的承載導軌采用卸荷滑動導軌，分度操作時，導軌面通入壓力油形成油膜，工作臺浮起，伺服電動機通過傳動系統及齒輪驅動工作臺旋轉。完成分度操作后，壓力油卸荷，工作臺被壓下夾緊。由于采用卸荷滑動導軌，連接導軌油腔的液壓管路較復雜，為了保證導軌面充分接觸，同時保證工作臺、上滑臺及X軸導軌之間的位置精度要求，工作臺需要反復裝拆、測量和刮研，滑動導軌面的加工難度較大。另外，當夾緊機構出現故障，工作臺松夾不正常時，導軌面極易出現粘連研合，由于結構所限，工作臺不易拆卸、維修。

原工作臺夾緊機構由4個拉桿液壓缸組成，拉桿通過球形墊圈與工作臺下表面的環狀T形槽相連。夾緊油缸下腔和導軌面同時通壓力油時，碟形彈簧被壓縮，夾緊力消除，工作臺浮起；夾緊油缸下腔和導軌面同時卸荷時，碟形彈簧通過拉桿將工作臺下拉夾緊。環狀T形槽尺寸大，結構形狀復雜，且尺寸不易測量，加工難度大，工藝性較差。由于碟形彈簧的特性在制造時不易保證，裝配時初始壓縮量不易測量和調整，使工作臺夾緊力難以控制(夾緊力不足或過大)，從而造成工作臺時常出現夾不住或松不開現象。拉桿與活塞采用螺紋連接，無防松措施，長期使用后螺紋連接松動，致使工作臺夾緊力不足，影響工件的加工質量，甚至損壞刀具。

徑向定心軸承采用1套圓錐滾子軸承。為了避免在工作臺夾緊時與卸荷滑動導軌產生過定位，圓錐滾子軸承存在初始工作游隙，這將影響水平定位精度；工作臺松夾抬起時，軸承徑向游隙變大，無法精確保證工作臺旋轉分度時的定心。

2 改進后分度工作臺

2.1 結構

將原分度工作臺卸荷滑動導軌、徑向定心機構和工作臺夾緊機構進行改進。改進后的分度工作臺單元由工作臺、上滑臺、傳動機構及齒輪副、軸向推力圓柱滾子軸承、徑向定心及拉緊機構、工作臺夾緊機構等組成，如圖2所示。

1—工作臺；2—套筒；3—扇形墊片；4—柱塞；5—推力圓柱滾子軸承；6—小齒輪軸；7—大齒輪；8—上滑臺； 9—彈簧；10—球形墊圈； 11—拉桿活塞；12—圓柱滾子軸承圖2 改進后分度工作臺結構簡圖

工作臺采用1套推力圓柱滾子軸承(P5)支承導軌，支承表面無需刮研，安裝方便；軸承采用脂潤滑，簡化了潤滑回路，可以長期免維護運行。測試表明，該導軌承載能力充分，回轉靈活，摩擦力矩小，旋轉精度高，不會出現滑動導軌粘連研合現象。

徑向定心機構和拉緊機構環套集成在工作臺中心，簡化了結構，改善了工藝性。徑向定心采用1套圓柱滾子軸承，工作臺松開、夾緊時徑向游隙變化極小，軸承內、外圈軸向可作微量相對移動；由于徑向游隙較小，工作臺水平定位精度較高。如圖2所示，拉緊機構采用中心下拉方式，由1個拉緊油缸組成，與原結構相比，拉緊力均勻、恒定，可無級調節。

分度工作臺的夾緊機構由6個柱塞式夾緊油缸和多瓣扇形摩擦片組成。6個夾緊油缸集成于上滑體內，結構緊湊、簡單，加工工藝性好，夾緊力均勻；由于夾緊油缸中心直徑增大，可提供更大的鎖緊力矩。扇形摩擦片通過螺釘固定在與工作臺下表面固連的套筒下表面，維修時只需將螺釘松開即可將工作臺與上滑體分離，易于檢修；多瓣扇形摩擦片與上滑臺環形表面組成摩擦副，接觸面積大，接觸均勻，夾緊牢靠，提高了工作臺夾緊可靠性和定位精度。

工作臺拉緊力和夾緊力由液壓系統提供。在原液壓系統中增加了蓄能器、液壓鎖、減壓閥等，構成保壓回路，保證拉緊力和夾緊力穩定，且可以單獨調節。測試表明，在48 h內保壓回路的壓力降不超過5%，工作臺夾緊可靠，完全滿足使用要求。

2.2 工作原理

如圖2所示，拉緊油缸上腔經b口卸荷，釋放工作臺，同時夾緊油缸經a口卸荷，消除夾緊力，摩擦片與上滑體脫離，分度工作臺松夾，壓力信號延時時間到達后發出工作臺松夾完成信號。當數控裝置接收到工作臺抬起完成信號后，伺服電動機通過傳動系統及齒輪驅動工作臺旋轉分度，工作臺到達規定的旋轉角度后，伺服電動機停止旋轉。拉緊油缸上腔經b口通壓力油拉緊工作臺，同時夾緊油缸經a口通壓力油，柱塞將摩擦片均勻地夾壓在上滑臺環形表面，從而將分度工作臺夾緊定位，壓力信號延時時間到達后發出工作臺定位夾緊完成信號。

3 結束語

改進后的工作臺結構緊湊、簡單；定位精度高，工作可靠；加工工藝性好，制造成本低；易于裝拆、測量和調整，維護性好。對工作臺單元進行的幾何精度檢測、承載測試及切削試驗表明，改進后的工作臺定位精度、承載能力、切削剛性及可靠性等均滿足使用要求，性能較原工作臺有很大改善。