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引言
隨著空間曲面等復雜型面零件需求量不斷加大，國內外許多學者對多軸聯動數控加工中心，尤其是帶回轉軸的多軸聯動數控加工中心進行了研究和改進［１－４］。隨著對曲面零件加工要求的不斷提高，五軸聯動加工中心不僅要求回轉軸與其他直線軸聯動，還要求回轉軸可以實現任意角度的鎖緊，以保證加工精度。
利用五軸聯動葉片加工中心加工葉片的葉冠、葉根、凸臺等平面時，為了保證加工形狀與加工精度，刀具擺動軸必須保持靜止不動的狀態［５－７］。但是刀具切削工件時的切削分力會改變擺動軸原有的靜止狀態，影響平面的加工精度。目前國內金屬切削數控加工中心的回轉軸很多不具備任意角度的鎖緊功能，少數帶有鎖緊功能的加工中心基本上均采用徑向鎖緊機構［８－９］。但是由于徑向鎖緊機構占用軸向尺寸，使得回轉主軸加長，從而降低回轉軸剛性，且其對回轉主軸和徑向鎖緊用夾緊套的加工精度要求高，難以調整，鎖緊效果較差，并且占用大量加工中心空間。
針對徑向鎖緊機構的不足，本文提出一種液壓鎖緊機構，該鎖緊機構不僅鎖緊效果好，而且占用較小的軸向尺寸，安裝調整方便，可以實現回轉軸任意角度的鎖緊。在實際工作狀態中，通過調整液壓油的壓力來調整鎖緊力的大小，以達到最佳的鎖緊效果。
１液壓鎖緊機構的結構與工作過程
１．１液壓鎖緊機構的結構布置
圖１為液壓鎖緊機構裝配簡圖。液壓鎖緊機構主要由刀具擺動軸箱體１、調整柱２、密封圈３、彈性摩擦片４、壓縮彈簧５、活塞６、端蓋７、油缸套８等組成。在刀具擺動軸箱體端面上固定有表面質量很高的端蓋和油缸套，形成了封閉的環形槽，該環形槽用于容納液壓油。活塞在液壓油壓力的作用下在環形槽中實現軸向滑動。活塞內外圓裝有Ｏ型密封圈，其通過與活塞和油缸套之間的摩擦力實現了密封。彈性摩擦片與刀具擺動軸之間裝有調整墊，用以調整彈性摩擦片與活塞和刀具擺動軸箱體之間的距離，以達到最好的使用效果。
采用這種液壓鎖緊機構可以實現回轉軸任意角度鎖緊，不僅結構緊湊，便于調整，而且鎖緊力可調，鎖緊剛性好，可廣泛用于旋轉軸任意角度鎖緊的多軸數控加工中心。
１．２液壓鎖緊機構的工作過程
當刀具擺動軸擺動到某一角度需要鎖緊時，系統發出鎖緊信號，收到信號后液壓站開始向鎖緊機構供油，液壓油不斷進入到端蓋與油缸套之間的密封腔體中。當液壓油壓力大于恢復彈簧的壓力后，油缸開始向前滑動；滑動到一定距離后，油缸前端面接觸到彈性摩擦片，彈性摩擦片在力的作用下開始發生彈性形變；當彈性摩擦片變形達到一定程度后，彈簧組就會被完全壓到安裝孔內，使彈性摩擦片與刀具擺動軸箱體鑄件前端面接觸。隨著壓力的增大，彈性摩擦片與箱體鑄件之間的摩擦力也不斷增大，當摩擦力大于刀具擺動軸部件的偏擺力矩時，刀具擺動軸將靜止不動，實現了刀具擺動軸的鎖緊功能。當摩擦力達到理想值時保持液壓站的壓力，即可加工葉片兩端導流槽等內凹式平面。當需要解除鎖緊功能時，機構的運動過程與上述動作向。
該種新型的液壓鎖緊機構鎖緊過程和解除鎖緊過程的運動比較復雜，但是響應速度很快，僅為０．５ｓ，而且這種鎖緊機構的作用力完全是內部應力，避免了液壓鎖緊機構對其他零件的干擾，間接地保證了機床的精度。

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結論
本文提出一種新型液壓鎖緊機構，并從機構的原理、機構的具體結構與工作過程、機構的設計與分析計算等方面對其進行研究，重點對活塞Ｏ型圈摩擦力、活塞與壓縮彈簧之間的壓力、偏轉力矩等幾個關鍵參數進行了詳細的分析和計算。分析結果表明，所提出的液壓鎖緊機構在理論情況下完全能夠滿足使用要求。
該液壓鎖緊機構不僅噪聲低、調節范圍廣、結構形式靈活、適用于旋轉軸類機構的鎖緊，而且它提高了加工中心機床使用的安全性以及機床整體結構的穩定性，使機床的性能得到了很好的改善，為國產機床整體精度的提高提供了保證。

加工中心刀具擺動軸徑向鎖緊機構

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