臥式加工中心定位錐的改進設計

張東海 楊沛湛 崔 智 陳學明 張 軍

（漢川機床集團有限公司研究所，陜西漢中723003）

為提高臥式加工中心機床的工作效率，該類機床一般都配有兩個或多個工作臺，當一工件在進行加工時，可在其他工作臺上進行另一工件的裝夾，從而減少因裝卡工件所占用的停機等待時間。為保證各工作臺在交換使用時定位精確，各機床廠家普遍采用多點錐面定位機構。

該機構有定位精確，使用簡單等優點，但是同時也存在加工難度大、廢品率高、工作臺拉緊時工作臺面變形大、生產周期長等問題，尤其在工作臺拉緊時，工作臺臺面局部會發生變形，降低了機床加工精度，影響整臺機床的性能。

1 傳統定位機構的工作原理

圖1所示的是臥式加工中心傳統定位機構結構圖。當一工件加工完時，先通過該機構松開加工區的工作臺9，再通過交換裝置將加工區的工作臺9與輔助區已裝夾好工件的工作臺進行互換，最后通過該機構拉緊已換到加工區的工作臺，這時機床可從新開始進行加工。

該機構的拉緊過程為:工作臺9與轉臺2通過外錐5、內錐6精確定位后，液壓油通過油路進入油腔4中，推動活塞3向下運動，通過拉釘8拉緊工作臺9同時壓縮碟簧1。當工作臺需要交換時，通過電磁閥換向，油腔4泄油，碟簧1釋放推動活塞3向上運動，松開工作臺9后，允許進行工作臺交換。

為了使各工作臺與轉臺之間定位精確，各機床廠家普遍采用四點或多點定位，因此造成工作臺9在加工內錐6的安裝孔時，各安裝孔之間的位置關系要求很高，生產加工時，廢品率高。

在油缸拉緊時，每個拉釘8上大約作用10 kN的力，會造成工作臺局部發生約0.03 mm的彈性變形，由于工件是事先在未受力的狀態下裝夾好的，因此工作臺在拉緊后的變形就反映到工件上，造成機床的加工精度下降，影響整臺機床的性能。

2 改進后定位機構的工作原理

為解決傳統定位機構存在的問題，我們設計了如圖2所示的新型結構，其拉緊過程為:工作臺9與轉臺2通過外錐5、內錐6精確定位后，液壓油通過油路進入油腔4中，推動活塞3向下運動壓縮碟簧1，同時拉緊拉釘10，作用力通過卸荷塊作用到內錐6上，使內外錐緊密地連接在一起，由于工作臺9和內錐6通過螺釘固定在一起，所以最終工作臺9通過該機構固定在轉臺2上。其松開過程與圖1所示結構相同。

該機構與圖1所示機構相比做了以下改進: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9上避免了工作臺發生彈性變形，影響機床的加工精度。其次工作臺9在拉緊時必須保證各定位點受力均勻，防止工作臺受力偏載造成定位機構損壞，因此各活塞在向下運動時必須保證與拉釘同時接觸。但是在實際生產中由于轉臺2、活塞3、內錐6、外錐5、拉釘10等零件在加工中存在誤差，無法保證各個定位機構中拉釘同時受力。因此特增加了調整墊11，通過配磨該調整墊使得各個拉釘在工作中受力均勻。

最后為了解決工作臺加工難度大、廢品率高等問題，新機構在工作臺與內錐定位結構上改變傳統采用的軸孔配合定位，而采用在結合部灌入高精度定位膠。在使用時先將外錐5安裝在轉臺2上，然后將其余零件按圖2所示裝好，先不擰緊內錐6與工作臺的連接螺栓，調整好各內錐與工作臺的位置，接著擰緊連接螺栓，在注膠腔內注入高精度定位膠。

3 使用時應注意的問題

為了有利于機床批量化生產，在實際生產中通過機械加工保證工作臺、轉臺分別與內錐、外錐（圖2所示A、B兩面）安裝面的平面度，在裝配時用千分尺測量內錐與外錐在緊密接觸時兩錐的安裝端面間的實際高度值，通過配磨調整墊7，確保每個定位錐安裝處A、B兩面間的實際高度差值小于0.005 mm。

由于內錐6、拉釘10在工作中可能存在損壞，造成整個工作臺無法使用，因此必須保證內錐與工作臺可以拆卸。為了使內錐與工作臺拆卸方便，在裝配時先用清洗劑、干燥劑清洗工作臺安裝孔內腔，然后再在內腔壁上涂脫模劑，最后安裝內錐并注膠。

表1 主要物理機械性能

我公司在實際生產中使用北京天山新材料技術有限責任公司生產的可塞新牌TS353、TS355型高精度定位膠，其主要參數如表1所示，該定位膠抗拉強度和抗壓強度遠低于工作臺與內錐的抗拉強度與抗壓強度（我公司工作臺材料使用HT300，其抗拉強度大于200 MPa，內錐材料為GCr15，其抗拉強度大于600 MPa），并且該定位膠存在固化收縮率，所以注膠腔不宜設計過深，同時為了保證在注膠時定位膠容易灌滿整個注膠腔，設計時定位膠厚度一般設定在1.7～2.2 mm。

4 結語

使用新結構的工作臺在拉緊時，其工作臺臺面的變化量經實測小于0.005 mm，與老結構相比明顯的降低了工作臺拉緊時的變形量，提高了機床的加工精度，同時該結構與老結構相比，更容易加工制造和裝配，故受到了車間工人的好評。

［1］朱張校.工程材料［M］.北京:清華大學出版社，2001.