BFK150/2鏜銑床主軸夾緊裝置的改造

任小星

(中冶陜壓重工設備有限公司機動部，陜西 富平 711711)

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BFK150/2鏜銑床主軸夾緊裝置的改造

任小星

(中冶陜壓重工設備有限公司機動部，陜西 富平 711711)

針對BFK150/2鏜銑床主軸夾緊功能出現的故障進行分析、判斷和最終解決該問題的過程做了詳細介紹。

鏜銑床；主軸夾緊；解決方案

該機床主軸作為獨立的主軸組件安裝在主軸箱內，它是由主軸、主軸軸承、主軸軸套等零部件組成。該主軸具有轉速高、調整方便等優(yōu)點。

1　故障現象及解決措施

該機床要求刀具在固定的角度軸向進給，因此機床設有主軸定向裝置。該裝置由編碼器、聯軸節(jié)組成。編碼器主要是對機床主軸轉速和轉角進行檢測。當主軸需要軸向移動時，由編碼器發(fā)出信號，使電動機停止轉動，并啟動主軸夾緊裝置將主軸夾緊，然后進行切削加工。

原機床主軸軸向移動夾緊裝置采用的是高強度塑料油管，通過給油管里提供高壓油，使油管徑向漲開一定距離推動管座(可動側)產生位移并向主軸軸承座一側貼緊，產生足夠的摩擦力，從而實現主軸夾緊。保證主軸上的刀具在強力切削時，主軸不會發(fā)生軸向竄動，原主軸夾緊裝置如圖1所示。

機床在使用過程中，有段時間總是頻繁出現“主軸未夾緊”報警，剛開始懷疑是主軸夾緊油壓偏低或者是壓力油管漏油，去液壓站查看壓力表讀數并檢查壓力油的進出油管、各管接頭是否漏油以及方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥等相關元件是否損壞，結果發(fā)現壓力表讀數在說明書要求的6～8 MPa內，并且進出油管、各接頭處均無漏油現象，相關控制元件均無損壞。

由于該機床為德國上世紀70年代的進口設備，使用年限較長，原裝的夾緊裝置中油管老化，強度降低，長期使用后出現針孔及細小裂紋，導致油管漏油，無法建立起壓力，最終導致主軸無法夾緊，機床不能正常運行。經過現場觀察并了解該機床結構后，最終決定將其夾緊裝置進行改造。改造后的夾緊裝置如圖2所示，該夾緊裝置是由多個小活塞缸組成，通過活塞推動摩擦片，使摩擦片貼緊主軸軸承座一側，產生足夠的摩擦力，從而實現主軸夾緊功能，保證機床能正常運行。

2　夾緊為計算

2.1改造前受力情況

改造之前高壓油管直徑D=15 mm，長度L=350 mm。機床主軸夾緊來油壓力P=7 MPa,鋼與鋼的摩擦系數μ=0.1。管座(可動側)受力簡圖如圖3所示：

管座(可動側)受力情況計算如下：

F=A油管∫-90°90°Pcosαdα

=D×L×P∫-90°90°cosαdα

=0.015×0.35×7×106×2=73 500N

總的摩擦力f改前=μ×F=0.1×73 500=7 350 N

2.2改造后受力情況

改造后單個活塞受力面直徑d=35 mm，長度L=550 mm的活塞缸體上分布的活塞總數N=12。鋼與鋼的摩擦系數μ=0.1，受力計算如下：

一個活塞受力F1=P×A活=P×1/4πd2=6 731.375 N

全部活塞受力F12=F1×N=P×12=80 776.5 N

總的摩擦力f改后=μ×F12=8 077.65 N

經過比較可以知道f改后>f改前，理論是成立的。經過長時間運行驗證，結果沒有發(fā)現該機床再出現過“主軸未夾緊”報警，機床操作者也反映機床使用情況比以前好多了，經過多次反復試驗，證明改造是成功的。

[1]余仲裕.數控機床維修.北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[2]徐橫.數控機床維修.沈陽：遼寧科學技術出版社，2005.

[3]任建平.現代數控機床故障診斷及維修.北京：國防工業(yè)出版社，2005.

[4]成大先.機械設計手冊單行本.常用設計資料.北京：化學工業(yè)出版社，2004.

[5]陳奎生.液壓與氣壓傳動.武漢：武漢理工大學出版社，2001.

[6]方曉華.高等數學.北京：機械工業(yè)出版社，2010.

(編輯孫德茂)

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Transformation of BFK150/2 boring-milling machine spindle clamping device

REN Xiaoxing

(Motor Department, China Metallurgical Shan Pressure Heavy Industry Equipment Co.,Ltd., Fuping 711711, CHN)

Aimed at the BFK150/2 boring-milling machine spindle clamping problems commonly in analyzing and summarizing carefully and eventually take out a more reasonable solution.

boring-milling machine; spindle clamping; solutions

TH17

B

任小星，男，助理工程師，機械技術員，主要從事機床維護工作。

2015-08-05)

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