斜面機構在機床回轉工作臺夾緊中的應用

1 斜面滑塊機構的特性

如圖1a所示,滑塊A置于具有一定升角l的斜面上,設已知斜面與滑塊之間的摩擦系數f以及加于滑塊A上的垂直載荷Q(包括滑塊本身的重量)撒强。

當滑塊A以等速沿斜面B上升時,P為驅動力,而Q為阻力,因斜面B加于滑塊A的總反力R的方向應與A相對于B的運動方向成90°+?夾角,其中?(tg^-1f)為摩擦角,所以R與Q間的夾角為l+?,按力的平衡方程式Q+R+P=0作其力多邊形如圖1b所示,可得 P=Qtg(l+?) (1)
若A瘾枉、B之間沒有摩擦,則?=0,可得理想的水平驅動力
P₀=Qtgl (2)
如圖1c所示,設將力P減小至P^′時,滑塊A以等速沿斜面下滑,這時Q為驅動力而P^′為阻力,由于滑塊運動方向的改變,所以總反力R^′與Q之間的夾角變?yōu)閘-?,然后按Q+R′+P′=0作力多邊形如圖1d所示,可得
P^′=Qtg(l-?) (3)
當?=0時,又有 P^′₀=Qtgl (4)
當A滑塊上升時,如果l≥(p/2)-?時,機構自鎖,若要使滑塊上升時不發(fā)生自鎖,須有 l<(p/2)-? (5)
當滑塊A下降時,如果l≤?時,機構也自鎖,若要使滑塊下降時不發(fā)生自鎖,又須有 l>? (6)

1.法蘭盤 2.活塞軸 3.活塞 4.彈性夾緊體 5.斜面滑塊 6.夾緊導軌板 7.定位塊
圖2 斜面浮動夾緊機構

所以,要使此滑塊A在上升、下降過程中均不自鎖,需同時滿足以下兩個條件:

l<(p/2)-?
l>?

2 斜面浮動夾緊機構

斜面浮動夾緊機構如圖2所示,當回轉工作臺需要夾緊问乌、固定時,壓力油經濾油器伦够、油泵、電磁換向閥后,再經C口進入油腔,推動活塞運動,從而帶動活塞軸2上的斜面滑塊5向上運動,由于斜面的作用,使彈性夾緊體4受到比活塞上所受力大許多的垂直方向的力而向外張開,使夾緊導軌板6與夾緊槽面(回轉體上開的環(huán)形槽)接觸寂齐、受壓產生止壓力绅厘。并最終靠夾緊導軌板6與夾緊槽面間所產生的摩擦力F使回轉工作臺可靠地夾緊。為使夾緊體體積小些,受力狀況好些,一般此夾緊體均對稱地分布于轉臺上,并盡可能使其力臂大些漆逐。我們所采用的為四個對稱布置的夾緊體,使中心軸只受扭轉力矩,而徑向力為零(圖2),以利轉臺保持高精度。需松開時,只需往D口通入一定的壓力油,使活塞向下移動,帶動斜面滑塊克服夾緊阻力運動,同時由于夾緊彈性體4自身彈性而收縮,使夾緊導軌板與夾緊環(huán)形槽面脫開宇颊。本例中,夾緊導軌板與回轉體環(huán)形槽面間始終保持0.1mm左右間隙(兩側面),以利夾緊動作的可靠性和快速性撬替。

如前述所知,在斜面滑塊機構中,同時滿足l<(p/2)-?,l>?兩條件,滑塊就可以升降自如。

一般地,我們取滑塊與斜面間摩擦系數較小,f=0.10,這時摩擦角?=tg^-1f=5.246°传悍。為了使活塞用較小的驅動力P,產生較大的夾緊力Q,只需l>?即可,但考慮到其他一些因素的影響,這里取l=7°30′,很顯然l+?<(p/2)成立,從而滿足滑塊不自鎖條件梦柬。

設夾緊體所需的夾緊力Q為85kN,由于P=Qtg(l+Q)知只需使活塞產生的驅動力P約為20kN即可實現夾緊。顯然,P力與Q力相比要小許多,與傳統的不帶斜面滑塊的油缸(夾緊)相比,在相同的油壓,需產生相同的夾緊力時,油缸體積要小許多,同時,成本低,無需碟簧復位,節(jié)省空間,使整個機構更小巧幻狈。

通過以上分析可知該斜面浮動夾緊機構與傳統油缸比有許多優(yōu)點,具有一定的推廣性和實用性,對于從事機械設計的工程技術人員在做此類設計工作時,提供了一個較為新穎的可借鑒的夾緊機構磺送。

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