数控车床液圧夹具分油器设计参考.pdf

技术前沿
FORWARD TECHNOLOGY
控车市液压夹县分油器
设计吾
文/沈阳第一机床厂方中秋王球曹丹
【摘要】文章介绍了分油器在数控车床液压夹具如图1所示。其中外套固定,芯轴倣高速旋转运动。
中的应用,分析了分油器的结构原理以及影响结构性外套内孔的环形槽分别为进油腔和回油腔。芯轴上的
能的关键因素,重点介绍了一种适合数控车床使用的油孔分别与外套的进油腔和回油腔连通。在芯轴的高
分油器结构。
速旋转过程中,液压油便通过分油器传送到夹具的各
【关键词】数控车床、分油器、设计、液压夹具执行元件,如压紧油缸等。保证夹具在车削过程中稳
定可靠的夹紧工件。
引言
外套
数控车床应用广泛,通常用于加工具有固定回转
芯轴
中心表面的零件。车削加工具有刀具简单,易于保证
工件各表面的位置精度,以及切削过程比较平稳等优
点因而一些形状不规则的奇型零件也通常采用车削
的方法加工。往往由于零件形状的原因需要使用比较
特殊的液压夹具才能进行切削加工。分油器的使用是
必不可少的,在夹具高速旋转过程中,为油缸提供持
续的液压油,保证车削加工的顺利进行。本文介绍一
种结构简单,性能可靠,易于加工和装配的分油器结
进油腔
回油腔
构。
图1分油器原理图
分油器结构原理
进油腔与回油腔可采用不同的密封形式,本文讨
论的分油器结构主要采用间隙密封。间隙密封是非接
1.结构原理
一触式密封,它是靠相对运动的配合面之间的微小间隙
分油器又叫旋转接头,主要由芯轴及外套组成,来实现密封。由于芯轴与外套存在配合间隙,符合同
第07期一数控机床市场?75?
技术前沿
心环形缝隙中流体流动的特性,如图2所示。
1.2种类及类型
分油器的种类按回路的数量可分为两通分油器,
四通分油器等。通常使用较多的为两通分油器,四通
分油器。多条回路可分别控制夹具执行元件的动作,
P2
并可实现按一定顺序的动作。如先使工件自动定心,
后夹紧工件或先使工件转位,而后锁紧等。
按旋转速度的不同可将分油器分为高速型和低速
型。通常情况下,旋转速度的高低取决于分油器的具
体结构。早期的设计结构常为芯轴无径向支撑的形式,
主要靠配合面间的油膜买现芯轴与外套的润滑。这种
结构的优点是简单,但转速比较低,不再满足现在数
图2同心环缝隙中轴向流动
控机床高转速,高切削速度的要求,所以很少采用。
现在通常采用的是芯轴有径向支撑轴承的结构,芯轴
两端的支撑轴承可使芯轴相对外套之间的间隙恒定
12L
并可避免因加工或装配导致的分油器的回转中心与主
轴回转中心偏心带来的不良影响。
式中:Q一一泄漏量
d一缝隙的直径
1.3应用概述
8一缝隙高度
实际应用中,在数控立式车床的专用液压夹具中
分油器使用的比较多。如转向节专用夹具,主减速器
△p--缝隙两端的压力差,=P1-P2
壳体专用夹具,刹车底板专用夹具等。这些夹具又因
流体的动力粘度
定位和夹紧的方式不同有多种不同的结构,夹具的复
L一缝隙长度
杂程度也不尽相同。所以,在分油器的使用上,油路
由此可见,Q与65成正比,Q与L成反比,芯的回路数量及最高转速也各部相同。
轴与外套的配合间隙是影响密封性能的关键因素,其
卧式数控车床因其结构特点,夹具方面受重力影
次与密封的长度也是一个重要影响因素。结合一些响比较大,所以使用分油器的液压夹具相对较少。常
实践经验,芯轴与外套的配合间隙通常控制在0.01-见的如加工阀体类零件的翻转夹具。
0.03mm之间。
抗味主
分治
接至油
治口
分
遗口
图3分油器使用系统结构图
?76?第07期数控机床市场
2分油器的结构
2.2结构特点
这种改进的分油器结构解决了以前设计中存在的
2.1分油器的结构
一些加工和装配工艺方面的不足。以前的分油器结构
在数控车床专用液压夹具中使用的分油器受到如图5所示。改进后的结构主要体现在三个方面。
机床结构的影响,要在满足功能要求的同时,更要
第一,芯轴与外套之
注意考虑安装调试的易操作性。以立式数控车床为
间增加了过渡套。对于外
例,图3是一种典型的分油器部分的系统结构图。
套零件,两端安装轴承的
主轴尾端的进油口,回油口,泄油口与机床的液压
孔的同轴度要求比较高,
站连接。为了防止外套随芯轴旋转,通过支架固定
如图6所示。如果同轴度
在床身上。芯轴通过法兰连接至主轴尾端。通过长
超差将导致外套与芯轴之图6原外套零件示意图
钢管或铜管将主轴两端的分油器连通,进而将液压
间的间隙不均匀,甚至导致无法安装。此外,两端支
油传送到各执行元件。
撑轴承受不同轴的影响,装配后受到一定的扭转,长
外套
芯轴过渡套
端时间使用会降低轴承的使用寿命。原结构的外套零件
在加工过程中不可避免的出现二次装夹,因而两端轴
承孔的同轴度要求难以保证。改进结构中增加的过渡
套解决了这个问题,不仅降低了零件的加工难度,还
提高了工件的加工精度。
第二,芯轴油孔与油管的连接改为管接头连接。
承
轴承锥套
改进前的结构多数为插管的形式。由于受机床结构的
限制,特别是立式车床,安装位置低下,操作空间比
进油口
回油口
较小,装配特别困难。采用管接头的连接形式,操作
图4分油器结构图
相对比较容易。
根据夹具的使用要求设计的一种分油器结构如图
第三,芯轴与主轴尾端的固定连接改为带过渡锥
4所示。分油器的最高转速不低于1000转/分,工套的可调结构。原结构中的芯轴直接固定在主轴尾端,
作压力0.2Mpa。芯轴由一对角接触球轴承支撑,保改进后的结构可以在机床外部将芯轴与油管连接完成
证芯轴与外套旋转灵活可靠。芯轴与外套之间保证后从主轴前端插入至后端,然后再与主轴尾端固定。
0.2mm的间隙,使两配合面间形成一层油膜并有少也可以先将芯轴与外套在机床外部安装完成后在与油
量的泄露,泄露的油液同时对轴承起到润滑作用。泄管连接。无论采用哪种方式装配,在装配工艺方面都
油器腔使用O型密封圈和油封密封,泄露的油液通过有所改善。由于使用了过渡锥套,对油管长度尺寸的
泄油管流回液压站。芯轴前端的油孔使用管接头与油要求不严格。不会产生因油管超长而导致安装时出现
管连接。芯轴采用带过渡锥套的法兰连接至主轴尾端。弯曲或过短导致易漏油等问题。
外套
芯辅
结论
经过实践验证,这种分油器结构可靠,加工和装
配比较容易,能很好的满足数控车床的使用要求。至
于在其它方面的使用还有待进一步的研究与分析。当
然,现在也有许多专业生产分油器的企业,在不同应
用领域都有一系列规格的产品可供直接选用。然而,
受价格,交货期以及机械结构的限制,有时还需要根
据具体的使用要求专门化设计分油器。
进油?
回油口
图5改进前分油器结构图