CK6025型車銑復合數控機床的主軸碟剎部件設計引言在車銑復合數控機床上用到的關鍵技術--主軸定位鎖緊，它的精準性和穩定性影響著車銑復合數控機床的加工精度與整機性能，在整個數控機床結構設計進程中主軸定位鎖緊是要重點考慮的一項技術。碟剎部件是在機床加工需鎖緊時，主軸在伺服電機制動下，制止在某一個精確位置，碟剎部件進而動作，用鎖緊力來夾緊主軸。在主軸鎖緊中，主軸不會產生軸向移動和圓周擾動[1]。一般的定位鎖緊裝置（碟剎部件），如槽輪機構、棘輪機構和插銷式鎖緊機構等，不能進行任意連續的分度及實現任意角度定向加工要求，它們在分度時通常僅能將圓周分成數量限制的幾個等分角，而且定位精度差。主?s后置圓錐摩擦鎖緊裝置要用到彈簧元件，彈簧長期使用易變形，從而影響定位精度。這種結構存在如下缺點：定位工件的精度比較差，很難加工出高精度的工件，且只能配套專機使用，經濟效益差等缺點[2]。通過對比以上鎖緊機構的優缺點，為了解決CK6025型車銑復合數控機床的主軸定位鎖緊難題，研制出一款裝配簡便、結構緊湊、鎖緊穩定的主軸碟剎部件迫在眉睫[3]。設計CK6025型車銃復合數控機床主軸碟剎部件，解決了以往機構設計中定位鎖緊費時費力、精確度差和無法實現無級分度定位鎖緊等問題，為以后主軸部件結構設計與改造提供了新的思路。1主軸碟剎部件的結構及原理當數控機床的主軸在帶有C軸功能時，須配套碟剎部件。主軸碟剎部件的主要功能分為兩類：第一類是在機床進行鉆孔、攻絲或銃平面時，用到C軸的分度定位功能，并在分度定位后能進行主軸鎖緊。第二類是在主軸用 C軸功能參與插補，對零件連續銑削時，剎車系統低壓剎車，此時主軸處于阻尼旋轉狀態，可以減少主軸振動，提高零件表面的加工質量[4]。主軸碟剎部件是保證高速精密數控機床加工出高質量零件的必要保障，其設計亦是數控機床主軸上的一項關鍵技術。主軸碟剎部件結構為實現無級分度定位鎖緊，此次設計的 CK6025型車銃復合數控機床實物圖如圖1所示，其碟剎部件結構如圖2、3所示，由作為動力源的薄型油缸1，作為傳動機構的剎車銷軸2，作為夾緊元件的剎車盤3，油缸座4，底板5，分油器6和液壓系統組成，其中剎車銷軸是成對使用，對稱分布在剎車盤兩側，同時壓緊或松開。薄型油缸采用Chelic公司的HCF系列薄型油缸。主軸碟剎部件作為一種液壓夾緊裝置，它的工作介質是壓力油。2主軸碟剎部件的設計計算因為CK6025型車銃復合數控機床碟剎部件的動力源由油壓缸提供，所以計算所需的數據大部分與油壓缸有關。主軸碟剎部件的制動效能分析碟剎部件與碟剎部件的摩擦系數、結構特征等相關。分析碟剎部件的制動效能，并經計算獲得剎車銷軸產生的最大摩擦力、最大摩擦力矩、最大制動力矩、制動效能因素及剎車銷軸對剎車盤的壓緊力等數據，給碟剎部件的精確設計起到了重要的幫助。表1為主軸碟剎部件主要設計參數。最大壓緊力和制動力矩的計算在碟剎部件中，如果剎車銷軸的動作表面與剎車盤接觸正常，并且接觸面處單位壓力均勻分布，那么一側剎車銷軸對剎車盤的壓緊力為：（1）碟剎部件的制動力矩為：（2）液壓制動管路壓力小于14MPa即，摩擦系數，活塞直徑，R表示作用的半徑--剎車銷軸中心線到剎車盤圓心的距離，。因此一側的剎車銷軸給剎車盤的最大壓緊力是：（3）碟剎部件因鎖緊產生的最大制動力矩是：（4）最大摩擦力與摩擦力矩的計算一側的剎車銷軸產生的最大摩擦力是：（5）一側剎車銷軸的最大摩擦力矩可以表示為該側最大摩擦力與作用半徑的乘積，為剎車盤最大制動力矩的，即：（6）制動效能分析主軸碟剎部件的制動效能通常用制動效能因素 BF來衡量，BF用下列式子表示：（7）式中：fN1、fN2--剎車銷軸和剎車盤摩擦副間的摩擦力；P--剎車銷軸上的作用力。制動器效能因素主要用于評價不同的結構類型的制動器效能。制動效能因素可用剎車盤的作用半徑上產生的摩擦力與輸入力之比表示：（8）式中：--制動器的摩擦力矩；R--作用半徑；P--剎車銷軸上的作用力。主軸碟剎部件在剎車盤的兩側對稱設置剎車銷軸，其對剎車盤的作用力各為P,而在剎車盤兩側工作面的作用半徑上所受的摩擦力為2fP，f表示剎車盤與剎車銷軸之間的摩擦系數，因此，碟剎部件的制動因素可表示為：（9）在制動的過程中伴隨著熱衰退，進而導致摩擦系數變化，而當摩擦系數變化時，BF值變動較小，制動器的制動效能穩定性就會越好。 通過對主軸碟剎部件的制動能效計算分析，結果表明本文設計的主軸碟剎部件滿足制動要求。主軸碟剎部件工作步驟CK6025型車銃復合數控機床主軸碟剎部件的工作過程如下：碟剎部件工作時，首先使電磁換向閥處于左位，單向閥保證液壓油沿閥體箭頭方向正向流動，即在其內部完成推動擋板壓縮彈簧打開閥芯，油液順利通過，反之，則不能通過。接著油液流入薄型油缸左腔，油缸活塞推動剎車銷軸右移，繼而剎車銷軸牢牢壓緊剎車盤，使主軸保持靜止，最終完成銑削工序。需要松開時，首先使電磁換向閥處于右位，接著油液通過單向閥進入油缸右腔，推動活塞桿向左移動，然后油液順著油路流入油箱，最后剎車銷軸恢復初始位置，松開被壓緊的剎車盤?？偨Y文章設計的主軸碟剎部件有如下特點：a制動速度快；剎車銷軸和剎車盤間隙不大于 2.5?3.5mm,較好地減少了制動時間。b制動感良好；因為碟剎部件采用剎車銷軸壓緊剎車盤的方式，所以可以得到與壓緊力成正比的制動力，制動感好c熱穩定性好；文章設計的主軸碟剎部件結構是開放式的，因此很大程度上解決了摩擦熱降低制動效果的問題。d制動穩定；e結構緊湊，整體質量輕，安裝維護較簡便；本次設計的CK6025型車銃復合