碟型弹簧组的参数设计与应用.pdf

数控机廉15。，n，5碟型弹簧组的参数设计与应用于志勇李萍黄桂英杨锦斌(青海一机数控机床有限责任公司，青海西宁810018)Xi控机床主轴松拉刀机构，几乎都采用通过碟型弹簧施加松拉刀力来实现主轴系统对刀柄的松开和拉紧。如图1所示主轴松拉刀系统，因其具有结构紧凑、储蓄能量多的特点，广泛应用于加工中心、柔性单元、组合机床、测量仪器等数控设备的拉杆机构。但松拉刀力不足或太大的现象时有发生，拉刀力不足导致刀具拉不紧、甚至发生掉刀现象，松刀力不足导致刀具松不开、松刀不顺畅，拉刀力太大导致主轴锥孔、拉钉发生塑性变形，严重影响刀具的连接刚性。:)为主轴的松刀力，主轴刀柄夹紧力则是碟型弹簧的最小工作载荷(尸，)，选取的碟型弹簧为荷为变化循环数。，确定将此碟型弹簧组串联分段必须大于两段，如图2所示。碟型弹簧组使用的主要因素之一。间隙太大导致碟型弹簧径向偏移，致使碟型弹簧组受力不均，间隙太小导致碟型弹簧组内摩擦剧增，这都严重影响碟型弹簧组正常运作。碟型弹簧组与主轴、拉杆的配合间隙值在机械设计手册中有明确的间隙可供选取。心套(凹套、凸套)、隔垫与拉杆的配合间隙值在机械设计手册中没有明确的间隙可供选取，所以定心套、隔垫与拉杆的配合间隙根据经验确定，施压螺母与碟型弹簧之间安装了定心套，这定心套由凹套和凸套组成，见图3所示。3拉刀力修正主轴刀柄夹紧力虽通过计算理论上满足设计要求，凹套凸套主轴尾组碟簧拉杆图3施压定心套示意图但其实际值受外径公差、内径公差、碟型弹簧参数(H、h、5)公差及材料、热处理、摩擦等因素的影响，实际主轴刀柄夹紧力在其计算理论值左右浮动，拉刀力不足导致刀具拉不紧、甚至发生掉刀现象，松刀力不足导致刀具松不开、松刀不顺畅，拉刀力太大导致主轴锥孔、拉钉发生塑性变形，严重影响刀具的连接刚性;还有碟型弹簧组使用一定时间后，碟型弹簧会失去它一开始的特性，主轴刀柄夹紧力发生不足的现象，这些因素对操作者的安全造成极大的威胁，也对主轴系统的回转精度影响极大。所以现在对主轴刀柄夹紧力的要求越来越严格，这就要求必须对主轴刀柄夹紧力进行初修正和定期修正。主轴刀柄夹紧力的修正也不是很复杂，杆的配合间隙值也是影响主轴机械拉力传感器操作面板图4“。于有限元的轴锥面接触状况分析王家华(江苏大学机械工程学院，江苏镇江212013)摘要:针对到径向位移、接触应力、锥面间隙结果。键词:轴连接是切削刀具和机床的重要连接环节，要保证加工精度就必须要使刀柄在主轴中保持正确的位置。柄被设计成1:10锥度的空心短锥结构，主轴/刀柄端面实现了轴向定位并限制了绕其它两个方向的转动自由度，而锥面则限制了除绕轴线转动自由度之外的所有自由度。因此这种定位作用则是通过锥面之间的接触来实现的。所以在夹紧力(或者载荷)作用下刀柄锥面的接触情况对刀柄在主轴中保持正确定位和可靠安装有很大影响。在夹紧力的作用下，空心锥柄易于向外扩张实现刀柄锥面和主轴锥孔的过盈配合，从而实现在主轴中的径向定位。然而有关研究发现对于l:柄锥面的接触情况并不理想。由于接触问题属于非线性问题，难于得到精确的解析解。目前国内外对于刀柄/主轴连接主要采用有限元分析的方法来求解川。本文主要通过有限元方法来研究静态下轴连接在不同夹紧力作用下锥面之间的接触状况、接触应力分布情况，希望能对刀柄使用和设计有所帮助。先用生成实体模型，然后导人定好坐标系和边界条件后进人求解器进行求解。模型是基于置拉刀力电子测量系统，如埃尔博(意大利)公司的4)。它由机械拉力传感器、操作面板组成，它具有使用简便将其直接安装到主轴上即可检测修正、读数直接等优点，很容易获得最为理想的主轴刀柄夹紧力。4结语通过计算，确定出主轴松拉刀机构碟型弹簧的型号、组配形式和组数，这样主轴松拉刀力通过旋紧螺母至设计尺寸就容易保证了。再加上用轴拉刀的可靠性和连接刚性得到了进一步提高，获得了机床的最小跳动误差，避免了主轴松拉刀机构故障的发生，节约了大量不必要的售后维修服务成本，对提高用