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回转工作台夹紧机构浅析

作者: 来源: 日期:2018-08-13 11:20:48 人气:383

  与落地铣键床相配套的回转工作台不断地更新着结构,本文就我厂生产的ZT20A,ZT30R,TKH6913A型机床的回转土作台以及ZTS20型回转工作台的几种夹紧机构,分析它们的受力情况,计算夹紧力,然后加以比较分析。苏州工作台

  ZT20A型回转上作台的夹紧机构是最简单的手动夹紧机构。它的原理是:利用锁紧螺栓和锁紧螺母的旋进和旋出,来决定回转台的夹紧和松开。

  当回转台处于工作位置时,将锁紧螺母旋紧,靠着顶块及锁紧螺栓与回转台间的摩擦力将回转台夹紧;当回转台要回转时,旋松锁紧的螺母,消除摩擦力(在弹簧力的作用下,锁紧螺栓沿着回转台的T型槽可以移动),回转台可以自由转动,直至工作位置。ZT20A采用了4个夹紧装置,但由于此装置完全手动,对夹紧力无定量的规定,会导致一定的人为误差,从而影响加工精度。

  随着电气控制尤其是PC控制的广泛应用,手动夹紧机构早已无法满足要求,随之产生了浮动夹紧一利用油缸进行夹紧的夹紧机构。TKH6913A型机床回转台ZT30B的夹紧机构及ZTS20型回转台的夹紧机构均是通过控制油缸和夹紧块与回转台间的摩擦力实现自动夹紧的。这两种夹紧方式一种是通过油缸对工作台径向凸台进行夹紧,而另一种是通过油缸对工作台上的圆形槽进行夹紧。这两种结构均利用油缸力夹紧,油压控制好,几个夹紧体的夹紧力相同,台面受力状态好,能够更好地保证加工精度。

 受力分析所示,F是夹紧套受到油缸活塞杆拉力而产生的力,作用于活塞杆的轴心线上,R是工作台对夹紧块夹紧力的反作用力,设此力为合力,作用于夹紧块的中心,与实际夹紧力大小相等,方向相反。

  在设计中,取活塞杆轴心线距零力矩点(固定销中心)为42.5m,夹紧块中心距零力矩点为1OOmm,油缸活塞外径120mm,活塞杆直径40mm,采用双油缸形式(参见图2)。若设系统油压为P(MPa),则:
F=2×[(120)2-(40)2pP≈20106P(N)
  
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  故得出ZT30B、TKH6913A型机床用回转工作台其中一个夹紧体的夹紧力为8545P(N),设为F1。

  苏州工作台楔块和弹性体的受力(以合力形式)如图3所示。先以弹性体为研究对象,它受3个力的作用:工作台对夹紧块的作用力Q(夹紧力的反力),垂直向上的支持力R,及楔形螺母对它的作用力R2(由正压力和摩擦力组成,所以与斜面垂直方向成角度j-摩擦角)。

  当油缸的压力P达到一定值时,楔形螺母与弹性体之间处于平衡状态,此时下式成立。

  Q+R×cos(a+j)=0

  再以楔形螺母为研究对象,它同样也受3个力的作用:油压P产生的垂直拉力F弹性体的反作用力R'2(R'2+R2=0),楔块内力R3,现只考虑一侧的受力,因此有作用力R3,它的作用方向是与相对运动方向相反、且与水平方向成摩擦角j的方向。它所处的平衡条件为

R'2×cos(a+j)=R3×cosj
F=RR'2×sin(a+j)+R3sinj

  已知楔形的角度为a=7.5°,µ=0.15,再由以上三式可以求得:

 

F=R'2×[sin(a+j)+cos(a+j)×tgj]

又R'2=-R2=Q/cos(a+j)
F=[(120)2-(40)2pP≈10053P(N)
  
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摩擦角j=arctg0.15≈8.53°
所以夹紧力
Q=F=10053=22989P(N)
  
tg(a+j)+tgjtg16.03°+tg8.53°

  故得出ZTS20型回转工作台的一个夹紧体的夹紧力为22069.534P(N),设为F2。

  苏州工作台由此可见:两种结构的夹紧体的夹紧力,在相同油压的情况下F2=22989P(N)>>F1=8545P(N),且F1是在双缸作用下产生的,而F2仅是在单缸作用下产生的。从这一结果看,利用弹性体和楔块的结构要远远好于文中所述其它结构。因此被广泛地应用于PC控制的回转工作台设计中。

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