氣動尾座的設計

齊重數控裝備股份有限公司 （黑龍江齊齊哈爾 161005） 陳棟梁 馬樹軍

1. 設計思想

氣動尾座是數控龍門銑床上的一個功能部件，與床身、床頭箱和中心架組合形成臥式車床的主運動功能，可實現軸類工件的旋轉及分度。要求當不加工長軸類零件時，臥式車床的功能要可以快速的拆除，當使用時可以快速的安裝及調整。因此，使得尾座需要根據工件的不同長度調整相應的位置，如果使用常規的電動機驅動尾座，則在使用過程中的電動機電纜就要很長，而且電纜的直徑很大，在安裝使用時非常不方便，且容易產生切屑破壞工件的危險，所以需要使用更安全的驅動裝置代替電動機。考慮液壓馬達和氣動馬達都可以實現所需功能，其中液壓馬達需要高壓泵站提供壓力油，由于管路較長，在使用過程中同樣存在不便和安全隱患。氣動馬達與電動機和液壓馬達相比，其可操作性和安全性更高一些，壓縮空氣不存在環境污染的問題，并且其長距離管路質量輕，安裝也方便，當其管路被切屑破壞后，其危險性相對較低，所以，最終使用氣動馬達代替電動機。

2. 結構組成

氣動尾座主要結構如圖1所示。

（1）套筒驅動裝置 工作：氣動馬達7→減速器6→齒輪→絲杠驅動套筒裝置和花盤在尾座體中前后移動，用于完成對工件的軸向的夾緊。其中氣動馬達7和減速器6整體外購，其功率為3.9kW，最大功率的轉速為6r/min，起動轉矩3 117N·m，氣體消耗量為4.3m3/min，齒輪傳動比為2∶5，絲杠螺距為20mm，其可使套筒產生48mm/min的移動速度，頂緊質量為25t，氣動馬達通過快換接頭與氣管聯接，完成后拆除氣管。

（2）尾座移動裝置 工作：氣動馬達8→減速器9→蝸桿→蝸輪→齒輪軸與床身齒條嚙合，帶動尾座沿床身前后移動，以適應不同長度的工件。其中氣動馬達8和減速器9整體外購，其功率為3.9kW，減速器減速比1∶35，最大功率的轉速為71r/min，起動轉矩476N·m，氣體消耗量為4.3m3/min，蝸桿-蝸輪降速比1∶24，齒輪軸分度圓周長401.92mm，使尾座可以達到1 189mm/min的行走速度，氣動馬達通過快換接頭與氣管聯接，完成后拆除氣管。

（3）套筒夾緊裝置 由手動高壓泵12、碟簧油缸16、夾緊棒及高壓油管組成。移動套筒之前壓動高壓泵12，使高壓油將碟簧油缸16的碟簧壓縮以使夾緊棒放松，看壓力表，達到預定值時高壓泵12停止，此時掰動套筒移動控制裝置移動套筒，達到需要的位置后手動將高壓泵12泄壓，之后碟簧油缸16中的碟簧釋放，夾緊棒收緊，使套筒夾緊。

圖1 氣動尾座

（4）尾座夾緊裝置 由手動高壓泵11、碟簧油缸14、螺栓及高壓油管組成。移動尾座之前，先壓動導軌預動裝置（7～10次），后壓動高壓泵11，使高壓油將碟簧油缸14的碟簧壓縮，以使螺栓放松，看壓力表，達到預定值時高壓泵11停止，此時掰動尾座移動控制裝置移動尾座，達到需要的位置后將手動高壓泵11泄壓，之后碟簧油缸14中的碟簧釋放，螺栓收緊，使尾座體夾緊。

（5）導軌潤滑裝置 由電動稀油潤滑泵和油管及接頭組成，通過電氣插頭聯接電源，完成尾座導軌的潤滑，尾座移動前及移動過程中要起動此導軌潤滑裝置。

（6）套筒潤滑裝置 由手動稀油潤滑泵和油管及接頭組成，在套筒移動前需手動壓動潤滑泵，使套筒潤滑充分。

3. 應用實例

在為某公司設計的XK2640×230數控龍門移動式銑鏜床中，我們應用了該項技術，用戶要求在數控龍門移動式銑鏜床的固定工作臺上增加臥式分度頭系統，分度系統包括平臺床身、分度床頭箱和尾座，兩頂尖間工件最大質量50t，頂尖間工件最大長度9 000mm，最大回轉直徑φ1 600mm。尾座套筒及尾座體用壓縮空氣驅動，可手動微調整，套筒及尾座夾緊為手動泵驅動液壓夾緊油缸，尾座套筒行程200mm，尾座套筒中設置有工件長度補償及頂緊力測力裝置，氣動管路聯接方式為快換接頭。

4. 結語

在氣動尾座的設計過程中，必須考慮壓縮空氣的壓力及流量的穩定性，確保壓縮空氣有過濾裝置，把空氣中的水及油過濾干凈，壓縮空氣管路的聯接要精細，氣管及接頭選擇可靠的品牌產品。由于壓縮空氣的波動性，摩擦力系數的選擇要適當。

氣動尾座的實際應用收到非常滿意的效果，與電動機相比，氣動管路比電纜柔軟，聯接及操作性更強，不存在高溫切屑燙壞電纜漏電的危險，可以提供給操作者更好的安全環境。臥式分度頭系統在數控龍門移動式銑鏜床固定工作臺上的拆卸和安裝方便快捷。壓縮空氣無污染，比電力更節能環保且制造成本低廉。