快速调整碟形弹簧组夹紧力的装置

郭平均 王 伟

(①中信重工机械股份有限公司技改装备部设备科，河南洛阳 471039;②齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司设计院，黑龙江齐齐哈尔 161005)

在现代金切机床的设计及使用过程中，对于机床安全性有很严格的要求;而金切机床的主轴系统做为机床的主要部件，为了避免在工作过程中因刀具夹不紧而出现各类问题，需要严格确定机床主轴系统中拉刀装置产生的刀具夹紧力大小。

而碟形弹簧组拉刀机构因其结构简单，调整压缩长度后能够得到固定的力，因此碟形弹簧组拉刀机构在机床的主轴刀具松开及自动夹紧结构中，应用非常广泛。

碟形弹簧组拉刀机构是在机床主轴安装刀具后将其拉紧的重要装置，碟形弹簧组产生的拉刀力的大小直接决定机床工作的安全性，在通常情况下，需根据主轴的尺寸按规定选取对应的拉刀力。再按选取的拉刀力调整碟形弹簧组的压缩尺寸，即可得到对应的拉刀力。但是由于碟形弹簧组一般是安装在主轴内部，看不见，摸不到，调整十分困难;在装配现场，一般是根据以往的装配经验进行调整，而且需要进行多次调整，这样增加了装配的难度，并且影响装配的进度。

图1为主轴安装拉刀机构后的示意图。从图中可以看出，通过调整调整垫圈2的厚度尺寸B可间接调整碟形弹簧组的长度尺寸A，以保证得到确定的力。但是调整垫2位于主轴内部，对于测量及调整非常不利，只能根据以往装配的经验进行调整，这样就导致实际得到的夹紧力与选定的夹紧力有一定的偏差，给机床带来一定的安全性隐患。

为了解决上述问题，我们设计了一套装置，通过该装置，利用机床原有的基本件，在不增加额外成本的情况下，通过测量后，可快速计算出调整垫的调整数值;调整后，将所有零件按顺序进行装配后，即可准确得到选取的夹紧力的数值。

该装置结构如图2所示，主要包括基准垫圈1、缸体2、轴用弹性挡圈3、联结盘4，其余零件均使用机床装配用件。将所需要的所有零件按图2所示位置安装好，按活塞5的内外直径d、D及选定的拉刀力F，通过计算可确定活塞5产生大小为F的力时需要的油压P。具体操作及计算过程如下:(1)按图1所示，用纯理论计算系统产生大小为F的力时的K值。(2)按图2所示，输入压力为P的压力油，待系统稳定后，测量出L值。通过分析可知，在理论计算情况下，K值及L值应相等。但是在实际情况中，由于各种各样的原因，K值及L值是不相等的，通过计算得出K值的正、负变化量Δ的数值，由图2可得知基准垫圈1的厚度尺寸E与实际调整垫圈的厚度尺寸B之差即是数值Δ，由此可确定调整垫圈的实际厚度尺寸B=E+Δ。(3)按公式B=E+Δ计算出调整垫圈的实际厚度尺寸(Δ值可能是正，也可能是负)，并将实物按此进行加修。(4)调整垫圈加修完毕后，卸掉本装置，将拉刀机构按装配图装入主轴后，即可得到已选取的拉刀力F，而不需要进行重新调整。

需要注意的是，上述Δ值是有方向性的，在计算过程中，一定要注意不要代入相反的数值，否则最后得到的夹紧力F将会是错误的。

通过以上说明不难看出，由于在装配现场使用本装置，在碟形弹簧组夹紧力的调整过程中，避免了重复测量、计算及调整的过程，在极大提高装配效率的同时，也保证了在装配后机床主轴夹紧力的准确数值，同时也提高了机床的安全性及可靠性。

希望这种方法能给广大从事设计工作的工程技术人员带来一定的帮助。