碟簧用主轴拉刀力和送刀力的计算
2014-01-19 10:10阅读:
1、松、拉刀原理
大型数控龙门铣镗床其结构图如下图1所示,主轴采用BT60刀柄,切削加工时拉刀力由
碟簧片提供,松刀时,松刀力由液压缸提供。
松刀时,活塞推动接杆8、螺母7、拉杆4前移同时压缩碟形弹簧片,将卡爪3
的前部推出至主轴孔内大空间,卡爪3前部张开,松开拉钉2。活塞前移到位后触动行程开关发讯。
拉刀时,活塞后移解除对接杆8
的压力,碟形弹簧片弹性恢复轴向张开,推动螺母7、拉杆4接杆8后移,卡爪3在后移的过程中逐渐向内收拢,拉紧拉钉2。活塞后移到位后触动行程开关发讯。

2、碟簧片的参数及使用方法
碟簧片呈圆锥形、盘状,其参数如图2 所示。
碟簧片可串、并联使用,压缩量和负重有各自的近似线性关系,如图3 所示。

3、拉刀力计算
根据主轴外径及主轴锥孔的大小,我们初步选择了德国SCHNORR规格为60mmx30.5mmx3.5mmx5mm的碟簧片。
由如下表1中SCHNORR碟簧型录提供的数据可以画出单片碟簧负重F 与压缩量S/全位移h0 的特性曲线 (单片串联相同,
因压缩量S 与全位移h0同倍增长,S/h0不变),如图4所示。从图中可以看出,负重F与S/h0 的关系接近于线性关系。

60#刀柄的拉刀力约为30kN,在图4中可知,如采用单片串联的方法,则S/h0
要大于1,这是不可能的。故考虑采用增力方式,即双片并联方式,这样单片负重为30/2=15kN ,通过作图可知,
此时S/h0为0.607。

将并联的两片碟簧作为一个单元来看待,它的总高为3.5
5=8.5mm,全位移保持为单片的全位移1.5mm。在主轴头设计过程中,初步设定拉刀时所有碟簧片总高T=300mm ,
此时碟簧片仍然处于受压状态,并要提供总拉刀力为30kN 的要求,设需要a个双片并联单元。根据图碟簧特性曲线有:

解得a=39.53,取整数40。即:,40x2=80 片碟簧, 组成双片并联后再串联的方式,如图3d所示。
修正拉刀时所有碟簧片总高T,由

得T=303m(图1)
4、松刀力计算
松刀要求拉杆向下行程≥8mm,才能使卡爪完全张开,保证刀柄自由松出。此时碟簧被压缩至303-8=295mm,
而碟簧的自由高度为8.5x40=340mm ,
由此可计算得:

查图4可知
F=18.2kN,双片碟簧并联,F增至双倍36.4kN,这就是松刀时油缸活塞前移通过接杆8及螺母7压住碟簧的压力。根据此松刀力来选择油缸的规格。
根据试验, 在被压缩量不超过全位移的75%的工作条件下,碟簧不会发生永久变形或疲劳现象。
5、结语
该结构经实践检验,设计合理,计算正确,产品性能稳定可靠,具有推广价值。50#、45#、35#、30#等刀柄的松、拉刀力的计算亦可以借鉴。
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