用于機床的夾緊、剎車和測量機構

郭興龍

(齊齊哈爾二機床(集團)有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

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用于機床的夾緊、剎車和測量機構

郭興龍

(齊齊哈爾二機床(集團)有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

主要介紹幾種可通用于機床的夾緊、剎車和測量機構。

碟形彈簧；楔塊；剎車；防墜落；拉刀力

機床上有許多機構在各種類型機床中是可以通用的，本文介紹幾種可以通用的機構，有夾緊機構、剎車機構和測量機構。

1　夾緊機構

在機床移動部件與固定部件之間，經常要用到夾緊機構，用于使移動部件固定在行程的某位置上。夾緊機構的夾緊力一般由液壓力、彈簧力或増力機構來實現，下面對這幾種機構分別介紹。

1.1由液壓力實現夾緊的機構

1.1.1液壓夾緊/液壓松開

見圖1，該結構為多層油缸疊加形式，液壓力可成倍增加，其夾緊側油腔通入壓力油后，活塞右移，帶動夾緊桿將兩個夾緊片拉緊在夾緊導軌上，實現夾緊；松開時，另一側油腔進壓力油，推動活塞左移，使夾緊片在夾緊導軌上脫開，則實現松開。

1.1.2液壓夾緊/自行松開

見圖2，是一種結構緊湊的夾緊形式，是由壓力油將小活塞壓緊在夾緊導軌兩端來實現的，松開時，將壓力油撤掉，活塞則失去壓力從導軌上松開。這種機構非常簡單，且可將N個活塞做成一排一起動作，能夠成倍地增大夾緊力，適合具有狹長空間的夾緊結構。

1.1.3液壓夾緊/彈性松開

見圖3，夾緊原理與圖1是相同的，只是松開時夾緊片可以靠夾緊體上加工出來的變形槽自動彈開。

1.2由彈簧力實現夾緊的機構

1.2.1彈簧夾緊/液壓松開

見圖4，結構與圖1相似，只不過將夾緊側油腔改為碟形彈簧組，屬于彈簧夾緊、液壓松開機構。該機構中碟形彈簧預先被壓縮，其彈簧力作用在夾緊桿的左端，并將兩個夾緊片拉緊在夾緊導軌上。松開時，液壓油通入右側的油腔內，活塞左移并壓縮碟形彈簧，使夾緊片在導軌上松開。該機構中的碟形彈簧，通過單片、雙片或三片的組合疊加方式，可以簡單實現夾緊力的成倍改變。另外，為增大液壓推力，右側的油缸做成了兩個串聯。該機構因可以自動實現失電夾緊，在垂直移動部件上，可起到安全保護的作用。

1.2.2雙側彈簧夾緊/液壓松開

見圖5，該夾緊機構與圖4結構相似，碟形彈簧先被預先壓縮，然后釋放彈簧力壓緊在導軌上，當活塞內側通入壓力油時，活塞帶動夾緊塊壓縮碟形彈簧，并從導軌上松開。該機構同樣可將N個活塞做成一排一起動作，成倍增大夾緊力。

1.3由増力機構實現夾緊的機構

1.3.1楔形夾緊/彈性松開

見圖6，該機構夾緊是靠液壓活塞下移并拉緊一個楔塊，使楔塊兩端的夾緊片漲緊在夾緊槽內實現的，松開是靠油缸活塞上移，使夾緊體上的變形槽回彈實現的。這種夾緊方式因楔塊的斜面有増力效應，油缸壓力不變，隨斜面角度的減小可以使夾緊力增大很多。

1.3.2楔形+杠桿夾緊/液壓松開

見圖7，夾緊機構的夾緊是靠液壓活塞右移拉動一個楔塊，然后楔塊通過斜面抬高杠桿右端，再通過杠桿臂將力放大后，將杠桿另一端下面的夾緊片壓緊在夾緊導軌上；松開是靠液壓油缸活塞反向移動，楔塊左移使杠桿臂失去抬高的力，最終使夾緊片在夾緊導軌上松開。這種夾緊方式比較復雜，但在楔塊和杠桿處經過了兩次増力，可以使夾緊處達到很大的夾緊力。

綜上分析，以上幾種都是在機床上常用的夾緊方式，其性能對比、用途等可見表1。

2　配重墜落剎車機構

對于大型機床，有一些部件：如主軸箱、平衡重錘、可升降操作臺等，都是垂直升降運動的，這些部件重量輕的有1～2 t，重的10 t以上，其垂直升降運動是通過鋼絲繩或鏈條聯結后進行升降的。其中，鋼絲繩或鏈條有安全隱患，一旦發生斷裂，就會發生墜落現象，引發機床損壞，甚至人身事故。所以，必須要有相應的安全措施。

本文介紹一種自動安全剎車裝置(見圖8)，可以起到防止重物突然墜落的安全保護作用。

如圖8所示，升降機構的提升鏈條下端固定在剎車體上，剎車體通過回轉軸固定在升降機構上。且該剎車體為杠桿結構，回轉軸即為杠桿支點，正常提升時，鏈條的提升力通過回轉軸可以將杠桿另一端的碟形彈簧組壓縮，同時可使剎車片與剎車導軌脫離。當鏈條突然斷裂時，鏈條的提升力消失，則碟形彈簧力釋放，并推動剎車體將剎車片壓緊在剎車導軌上，這樣產生反向摩擦力，可以使重物停止下落或減緩下落速度。圖中的調整螺母可以調整碟形彈簧的彈簧力大小，調整螺釘可以調整剎車片與剎車導軌的距離。

表1夾緊機構性能對比

夾緊方式簡圖結構復雜性失電夾緊應用液壓力夾緊較復雜簡單較復雜否用于落地銑鏜床的靜壓導軌用于回轉工作臺的回轉導軌用于回轉工作臺的直線導軌彈簧力夾緊較復雜簡單是用于落地銑鏜床的靜壓導軌用于回轉工作臺的回轉導軌増力機構夾緊復雜復雜否用于回轉工作臺的回轉導軌用于龍門類或立車類的橫梁升降導軌

3　主軸拉刀力測量機構

對于各種金屬切削機床，多數切削刀具是靠刀柄連接到主軸前端的，而刀具的拉緊則是由主軸內部的拉刀機構來實現，拉刀力過小則刀具在切削過程中可能會發生脫落，發生加工事故；拉刀力過大則松開時會增加松刀壓力油的壓力(目前典型的碟形彈簧夾緊、液壓油缸松開結構)，所以有必要對主軸的拉刀力大小進行測量，以檢測拉刀力是否在規定的范圍內。

本文介紹一種簡易的主軸拉刀力測量裝置(見圖9)，可以很方便地實現對主軸拉刀力的測量。

如圖9所示，測量裝置的油缸部分通過拉桿及拉釘拉緊在主軸前端(其中通過更換不同大小的拉桿和拉釘，可以適應不同的主軸錐孔，比如7：24標準的ISO40/50/60等，或其他標準的錐孔)。然后將液壓系統提供的壓力油通入油缸入口，并調整液壓系統的減壓閥逐漸改變油缸中壓力油壓力的大小，當油缸的液壓力與主軸拉刀力平衡時(可以通過拉桿露在油缸的外端部分觀察到動作)，這時記下液壓系統的輸出壓力P，然后再算出油缸活塞的截面積A，則可按公式F=PA，計算出主軸拉刀力F的大小。

這種簡易的拉刀力測量裝置在工廠車間可以很方便地實現，其中油缸和拉桿部分通過車床等設備即可加工出來，而液壓系統用手壓油泵、壓力表、液壓膠管、接頭等即可實現。

以上3種機構可用于龍門、銑鏜、立車等多種類型的機床上。

(編輯孫德茂)

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·名詞解釋·

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