雙齒條驅動交換臺站的設計

2011-10-20 14:10:12孫崗存

制造技術與機床 2011年12期

孫崗存袁麗

（①沈陽機床股份有限公司，遼寧沈陽 110141;②沈陽合金材料有限公司，遼寧沈陽 110179）

1 概述

交換臺站是臥式加工中心的重要組成部分，尤其在小型臥式加工中心中，交換臺站設計的好壞將直接影響雙工作臺的交換時間，進而影響機床的加工效率。我廠以前的TH6563×63A型臥式加工中心，因采用推拉式交換臺站結構，存在交換速度慢等缺點。因此，我們在設計HMS63型臥式加工中心時，采用了具有交換速度快、旋轉平穩可靠的直接旋轉式雙齒條驅動的交換臺站。

本文以HMS63型臥式加工中心的雙齒條驅動交換臺站的設計為例，講述雙齒條驅動交換臺站的設計過程。根據機床的總體方案，制定雙齒條驅動交換臺站的主要技術參數如表1。

表1

2 結構設計

交換臺站主要由交換臺底座、旋轉支架、液壓油缸、回轉臺座和工作臺板等組成（圖1）。豎直固定在交換臺底座上的液壓油缸使工作臺板及旋轉支架浮起、落下。水平固定在交換臺底座上的液壓油缸，通過驅動雙齒條與齒輪嚙合旋轉，使工作臺板及旋轉支架旋轉180°來完成工作臺板的交換。由于小型臥式加工中心大都采用2個工作臺板，當一塊在回轉工作臺上的工作臺板在加工工件時，另一塊在回轉臺座上的工作臺板可以裝卸工件，從而減少了加工輔助時間，明顯提高了機床的工作效率。

從浮起和旋轉機構剖視圖（圖2）中可以看到，當工作臺需要交換時，液壓油開始進入浮起油缸的上部油腔，迫使旋轉支架帶動2塊工作臺板浮起;接著，液壓油進入旋轉油缸，推動齒條水平運動，通過齒輪齒條的嚙合帶動旋轉支架和工作臺板旋轉180°;最后，液壓油進入浮起油缸的下部油腔，在油壓和重力的作用下，迫使旋轉支架帶動2塊工作臺板落下，從而完成1次工作臺的交換。在浮起油缸的浮起和落下行程到位后，都會有無觸點開關及時反饋信號來保證浮起、落下平穩可靠;在旋轉油缸帶動旋轉支架及工作臺板旋轉到位后，也會有無觸點開關及時反饋信號來保證交換臺板的準確度。

從雙齒條旋轉機構剖視圖（圖3）中可以看到，當旋轉支架需要旋轉時，液壓油開始進入油腔1，推動齒條1向左水平運動，齒條1和齒輪嚙合，迫使齒輪帶動旋轉支架逆時針旋轉，當固定在齒條1左部的活塞撞到左面油缸的小活塞上時，小活塞需要克服油腔3內的油壓，從而減小了沖擊，使運動平穩;在齒條1向左水平運動的同時，齒輪會驅動齒條2迫使齒條2克服油腔2內一定的油壓向右水平運動，當固定在齒條2右側的活塞撞到行程定位塊后，旋轉運動停止。4個油缸的端部都設計有緩沖閥結構，能夠起到很好的緩沖作用，使旋轉運動快速平穩、沖擊小。由于雙齒條同時與一個齒輪嚙合，可以很好地消除齒輪與齒條的間隙，使旋轉運動準確可靠。當旋轉支架需要進行下一次旋轉時，液壓油開始進入油腔2，推動齒條2向左水平運動，齒條2和齒輪嚙合，迫使齒輪帶動旋轉支架順時針旋轉，其余運動原理相同、順序相反，不再贅述。