氣動馬達松拉刀裝置的工作原理及故障分析

摘要：本文對氣動馬達松拉刀裝置的工作原理，以及對松拉刀過程中出現的問題進行分析。

關鍵詞：氣動馬達松拉刀裝置 工作原理 故障分析

1 氣動馬達松拉刀裝置的工作原理

數控機床的主軸松拉刀動作是機床加工中必不可少的功能。氣動馬達松拉刀裝置在數控機床上的應用也比較廣泛，在對機床進行換刀時，首先，必須通過松刀動作才能將主軸上的道具取下，再通過拉刀動作將新刀換上，將刀具拉緊后才可以進行加工。

氣動馬達松拉刀裝置在換刀過程中，工作原理（如圖1）所示，氣源由9氣動馬達運轉進氣口（兩個進氣口，其中一個為正轉進氣口，一個為反轉進氣口）進入氣動馬達，推動氣動馬達（正向或反向）旋轉，通過8氣動馬達組件帶動6滑套旋轉，另一路氣源從7進氣管進入5殼體，推動6滑套與2拉桿的花鍵結合，從而帶動2拉桿旋轉，對刀具進行拉緊或松開。當刀具拉緊或松開后，撤掉氣源，由11彈簧推動6滑套回復原位，使2拉桿與6滑套的花鍵配合脫離，整個換刀過程結束。

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2 松拉刀過程中常見問題分析

2.1 葉片式氣動馬達工作原理及常見問題

葉片式氣馬達的原理見圖2，葉片式氣馬達主要由定子1、轉子2、葉片3及4等零件構成。定子上有進、排氣用的配氣槽或孔，轉子上銑有長槽，槽內有葉片。定子兩端有密封蓋，密封蓋上有弧形槽與進、排氣孔A、B及葉片底部相通。轉子與定子偏心安裝，偏心距為e。這樣由轉子的外表面、葉片（兩葉片之間）、定子的內表面及兩密封端蓋就形成了若干個密封工作區。

葉片就是靠此氣壓推力及轉子轉動時的離心力的綜合作用而保證運轉過程中較緊密地抵在定子內壁上。壓縮空氣另一路經A孔進入相應的密封工作區。壓縮空氣作用在葉片3和4上，各產生相反方向的轉矩，但由于葉片3伸出長（與葉片4伸出相比），作用面積大，產生的轉矩大于葉片4產生的轉矩，因此轉子在相應葉片上產生的轉矩差作用下按逆時針方向旋轉，做功后的氣體由定子孔C排出，剩余殘氣經孔B排出。改變壓縮空氣的輸入方向（如由B孔輸入），則可改變轉子的轉向。

常見氣動馬達轉速變低，轉矩變小。則由于水汽或油霧進入密封工作區內，影響密封工作區面積，減小了壓縮空氣作用于葉片上的轉矩，從而降低氣動馬達的性能。解決此問題，則可在氣動馬達進氣裝置處，增加油水分離裝置，凈化氣源質量。

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2.2 氣動組件常見問題分析

氣動組件不旋轉或工作運行不正常。由于長期工作，會產生零部件磨損或變形，這也是產生松拉刀出現問題的重要環節之一，如圖3所示，由于1連接軸、11銷磨損或變形，使運轉過程中出現連接軸不旋轉，或打滑等現象，12彈簧張力變小，從而出現10滑套與8連接套脫節，從而導致氣動組件不旋轉或運行不正常等問題。

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2.3 連接部分的常見問題分析

在松拉刀過程中，拉桿不旋轉；或刀具拉緊后，主軸旋轉出現刀具松開現象。換刀過程中，拉桿不旋轉，除上述問題造成外，還由于連接部分不可靠引起，如圖4所示，由于花鍵連接部分磨損或連接不可靠造成，花鍵軸與花鍵套磨損或結合部分過少，使得（圖1所示中）2拉桿與6滑套結合不可靠，或者結合不上，在松拉刀過程中，拉桿不旋轉或刀具拉刀不緊、松不開刀具等。主軸旋轉過程中出現松刀現象，由于（圖1所示中）11彈簧張力變小，使得氣源撤離后，2拉桿與6滑套不能脫離，主軸旋轉過程中2拉桿與主軸有相對運動，致使主軸運轉過程中刀具松開。