液压中心架设计与加工中的几个关键问题.pdf

液压 中心 架设计与加工中的几个关键 问题 六 口栾芝 呼和浩特众环 集团 有限责任公司 呼和浩特0 1 0 0 5 1 摘要在使 用数控机床加 工长轴类零件 时， 通 常都要使 用 自定心液压 中心架进行 辅助 支撑 。 液压 中心架的3 个支撑 滚轮 是由一个片状凸轮进行往复平动从 而实现压 紧或 松开工件 ， 其 定位精度取 决于片状 凸轮 曲线的加工精度 。 分析论述 了凸轮 曲线设计与加 工过程 中的几个关键 问题 。 关键词 液压 中心架凸轮设计与加工 中图分类号 T HI 3 2 ． 4 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 04 9 9 8 2 0 0 9 0 2 0 0 5 5 0 2 在生 产 中使用 数控 车床 、 数控 磨床 、 加工 中心 等数 控机 床加 工 长轴 类 零件 时 ， 通 常都会 使 用 自定 心 液压 中 心 架 进 行 辅 助 支 撑 ， 从 而 使 工 件 避 免 产 生 因 变 形 而 出现 的腰 鼓形 状误 差 。 当前 ， 凸轮 机构 广泛 用于各 种 自 动 机 中 。 液 压 中 心 架 设 计 与 加 工 的 核 心 就 是 其 中 的 片 状 平 动 凸 轮 曲 线 。 1 液压中心架的工作模 型 该模 型 要 实现 的工作 目的是 3 个 支 撑滚 轮 所确 定 的 圆心始 终 与数 控 机床 的主 轴 中心线 重 合 ， 在 片状 凸 轮 进 行 往 复 移 动 时 ， 驱 动 3 个 滚 轮 保 持 同 心 且 同 时 张 开 或 闭合 ， 从 而实 现对工 件 的压 紧与 松开 。 由上 述分 析可 ★中国专利号 2 0 0 7 2 0 1 7 8 2 7 4 ． 5 收稿 日期 2 0 0 8 年 1 0 月 以看 出 ， 中间滚 轮 随 凸轮 平动 ， 上 、 下 两个 滚 轮受 凸轮 曲线 控 制作 摆 动 ， 设 计 的核 心 即为 平 动 的位 移量 与摆 动 的弧线 弦长 相等 ， 由于 凸轮 的推 动 和控 制 作用 ， 3 个 支撑滚 轮始 终 自动定 心且 与主轴 中心线 重合 ， 如 图1 所 示 。 上 述 凸 轮机 构 中 ， 为使 从 动 摆 杆滚 轮 始 终 与凸 轮 轨 道 面保 持 接触 ， 必须采 用 一定 的约束 形 式 ， 实 际设计 过程 中主要 选择 以下 两种 形 式 一 是 依靠 自身重 量 或 弹簧 弹力进行 约束 ； 二 是增 加一 个 片状 凸轮 ， 采 用沟槽 共 轭 凸 轮 形 式 进 行 约 束 。 前 者 成 本 低 ， 适 用 于 对 工 件 加 工 精 度 的 要 求 不 是 很 高 的 场 合 ， 但 易 对 工 作 凸 轮 造 成 冲击 性损 伤 ； 而后者 制作 成本 较 高 ， 但 大大 提高 工件 的 加 工精度 ， 无磨 损 。 实 际工 作 中可根 据需 要进行 选择 。 应 当 说 在 当前 实 际 工 作 中 ， 根 据 要 求 来 完 成 凸 轮 了41 ％ 。 同样 对 电机 转 矩 常数 Kv 进 行 测 量 ， 发 现 Kv 从 0 ． 0 2 2 5 Nm／ A提 高 到 0 ． 0 3 1 6 N m／ A 载 荷 扭 矩 为 0 ． 0 2 94Nm ， 提 高 了 约 4 0 ％ 。 3 结论 利 用 预 磁 化 处 理 的 Nd F e B粉 末 在 脉 冲 磁 场 下 进 行 锻 压 成 型 ， 制 备 具 有 环 状 结 构 的 各 向 异 性 Nd F e B永 磁 体 并 研 究 了 磁 性 粉 末 填 充 密 度 、 磁 场 强 度 、 粉 末 在 腔 体 中的分 布 和粉 末 预磁 化 对 永磁 体 磁 性能 的影 响 。 发 现 降 低 粉 末 填 充 密 度 有 利 于 提 高 粉 末 取 向度 ， 而 在 高 粉 末填 充 密度 下 ， 预 磁化 处 理 可 以显 著 提高 粉末 取 向 度 。 通过 P NP制 备 的永 磁体 在 无刷 直 流微 电机 中 的应 用 ， 发 现 电机 的 反 电动 势 比采 用 NP瓦形 永 磁 体 的 电 机 提高 了4 1 ％ ， 电机转 矩提 高 了4 0 ％ 。 参 考文 献 【 1 】 李世作，肖仁山．钕铁硼永磁无刷直流电动机电磁场有限 机械制造4 7 卷 第5 3 4 期 元分析[ J ] ． 微特电机， 1 9 9 6 ， 3 1 01 3 ． 杨大伟． 钕铁硼永磁材料在微特电机中的应用【 J 】 ． 金属功 能材料， 1 9 9 7 ， 3 1 0 6一l 1 1 ． V S Ra ms d e n ．Ap p l i c a t i o n o f Ra r e e a flh Ma g n e t s i n Hi s h Pe r f o r m a n e e E l e c t r i c M a c h i n e s 『 C ] ． P r o c e e d i n g s of 1 5 I n t e r n a ． t i on a 1 ． W o r ks h o p REM a nd Th e i r Ap pl i c a t i o n s ， F r a n k f o r t ， Ge t ma ny， 1 9 98 ． Y S u n ， R W Ga o ， G B Ha n ， G B a i ， TL i u ， a n d B Wa n g ． E 玎 e c t s of Po wd e r Fl o wa bi l i t y o n t he Al i g n me n t De g r e e a n d Mag n e t i c P r o p e r t i e s f o r N d F e B S i n t e r M a g n e t s [ J 】 ． J o u r n a l of Ma g n e t i s m a n d Ma gne t i c Ma t e r i a l ， 2 0 0 6 ， 2 9 9 1 8 28 6 ． W Ro d e w a l d ，B W a l l ， M Ka t t e r ，K Us t u n e r ，a n d S ．S t e i n me t z ． Ex t r a o r d i n a r y S t r o n g N d - F e B Ma g n e t s b y a C o n t rol l e d Mi c ro s t mc t u r e [ C 】 ． P r o c e e d i n g s o f 1 7 I n t e r n a t i o n a l Wo r k s h o p REM a n d Th e i r Ap p l i c a t i o ns ，Ne wa r t ， US A， 20 0 2． 编 辑 凌 云 20 09／2 画 1J 1j 1 J 1J 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 曲 线 的理 论 设 计 ， 还 是 较 易 完 成 的 ， 但 如 何 将 完 美 的 理 论 曲线 加 工 成 较 为 理 想 的 实 际 工 作 曲线 ， 这 是 需 要 我 们设 计人 员认 真探讨 的一个 重点 。 2凸轮的材料和热处理 凸轮 机 构 的 工 作 原 理 决 定 了 凸轮 机 构 对 材 料 的 耐 磨 性 有 较 高 的 要 求 。 所 以 要 从 选 择 合 适 的材 料 和 正 确 的 热 处 理 方 法 人 -Y -， 以 获 得 理 想 的 高 耐磨 性 。 钢 的 淬 火 硬 度 取 决 于 钢 的含 碳 量 。 当钢 的 含 碳 量 质 量 分 数 超 过 0 ． 6 ％ 以 上 时 ， 淬 火 硬 度 大 体 相 同 ， 回 火 后 的 硬 度 也 几 乎 一 样 。 但 含 碳 量 越 多 ， 耐 磨 性 越 好 ， 这 是 因为在高碳 钢条 件 下有过剩 的球 状渗碳 体呈 均匀 状 分 布 。 所 以尽 量 选择 高 碳钢 。 如再 添加 C r和 V等合 金 元 素 ， 能 产 生 具 有 特 殊 硬 度 的 碳 化 物 ， 显 著 提 高 耐 磨 性 。 一 般说 来 ， 表 面越 硬 ， 磨 损越 少 。 提高材 料 的表 面 硬 度 可确 保其 拥 有较 高 的耐磨 性 ， 而 提高 表 面硬 度最 有 效 的方 法是 表 面硬 化 处理 ， 一般 不对 凸轮进 行整 体 淬 火 。 硬 化 的方法有 化 学热 处理方 法和 物理热处 理方 法 ， 前者包 括 渗碳淬 火 、 氮化处 理 、 渗 硫处理 等 ； 后 者包 括 高 频 感 应 加 热 淬 火 、 火 焰 淬 火 等 。 实 际 生 产 加 工 过 程 中 ， 凸 轮 材 料 一 般 选 用 4 5、 4 5 Mn 2 、 4 0 C r 等 牌号 的优 质结 构钢 ， 表 面淬 火到 5 0～5 5 HRC。 选 择 凸 轮 滚 子 材 料 的 原 则 是 其 磨 损 速 度 比 凸 轮 的 磨 损 快 一 些 ， 常 用 材 料 为2 0 C r 、 1 8 C r Mn T i ， 淬 硬 到 5 8～6 3 HR C， 建议 采用 滚珠轴 承作 滚子 。 3 凸轮的加工 一 般 来 说 ， 多采 用 加 工 中心或 数 控立 式 铣床 来加 工 凸轮 。 本 文所提 及 的直动 凸轮 ， 只需 要 l ， 两轴联 动 的工 作 台就 可 以 了。 刀 具直 径 不 必和 凸轮 滚子 直径 一 样 ， 最好选 择 比凸 轮 曲率半 径小 的刀 具半径 。 因为数 控 系 统 具 备 了 刀 具 的 偏 置 功 能 ， 可 实 现 法 线 方 向 的 补 2 0 1 1 9／ 2 偿 加 工 。 如 图 2 。 为 了保 证 凸轮 的加 工 精 度 ， 一 般 采 用粗 铣 、 半 精 铣 、 精铣 、 热处理 淬火 、 磨 削 的加 工工 艺路线 。 为保 证 刀 具 直 径 精 度 ， 应 将 粗 、 精 铣 削 加 5 1 2 的 刀 具 分 开 ， 这 样 可减 少精加 工余 量 ， 保持 精加 工 刀具 的精度 。 在加 工时 要 合理 选择 切 削用 量 ， 加 强 刀具 的冷 却 。 此 外 ， 新 型刀 具 材 料 的 选 择 也 是 十 分 重 要 的 。 例 如 ， 超 硬 高 速 钢 W 1 2 Mo 3 C r 4 V3 N V3 N 、 W 1 2 M0 3 C r 4 VC o 3 N C o 3 N ， 具 有 良好 的切 削 性 能 ， 耐磨 性好 。 这 种 材 料 的铣刀 ， 其 寿 命是 其它高 速钢 刀具 的4～5 倍 。 磨 削作 为 最 后 一 道 工 序 ， 是 一 个 重 要 的 加 工 步 骤 。 实 际5 1 2 作 中 ， 从 粗磨 到精磨 ， 往往 需要 五 、 六次磨 削 ， 同 时 更换 次 数相 同 的可 加工 出精度 等 级更 高 的砂 轮 。 磨 削 凸轮 的方法 有很 多 ， 可根 据实 际情 况来 决定 。 常用设 备 有 凸 轮 专用 磨 床 、 坐标 磨 床 、 加 工 中心 和 凸 轮铣 磨 床 。 磨削 凸轮 的砂轮 主要是 用立 方氮 化硼 ， 磨削余 量一 般 为 0 ． 2 5～0 ． 4 mm。 4 结束语 液 压 中心 架作 为应用 范 围较广 的数 控装备 的重要 配 件 ， 凸 轮 机 构 又 广 泛 应 用 于 各 种 自 动 机 中 ， 如 自动 换 刀 装 置 A T C 中 更 是 将 各 种 不 同 类 型 的 凸 轮 进 行 了 组 合 使用 ， 包 括 弧 面凸轮 、 平 面沟槽 凸轮 、 平行 分 度 凸 轮 、 圆柱 凸轮 等 ， 不 同 的组合 完 成 不 同 的工作 要求 。 因 此 ， 深人 研究 凸轮机构 将大有 作 为 。 参 考 文 献 【 1 ] 刘 昌祺， 牧野洋 日 ， 曹西京．凸轮机构设计 【 M】 ． 北京 机械工业 出版社 ． 2 0 0 5 ． △ 编 辑 日 月 机械制造4 7卷 第5 3 4 期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m