一种全新的气动打刀缸.pdf

一 种全新 的气动打 刀缸 梁 炜 常州市国鼎机械有限公司， 江苏 常州 2 1 3 1 1 8 F u n c l_o n U n ils 功能都件 摘要 分析了 目前数控机床所用气动打刀缸的现状 ， 详细介绍 了机械 增力式打刀缸的工作原理和结构特 点。 关键词 松刀增力打刀缸 中图分类号 T H1 3 8 ． 9 文献标识码 B A n e w p n e u ma t i c u n c l a mp c y l i n d e r U ANG W e i C h a n g z h o u G u o d i n g Ma c h i n e C o ． ， L t d ．，C h a n g z h o u 2 1 3 1 1 8 ， C H N Ab s t r a c t An a l y z i n g t h e c u r r e n t s t a t u s o f C NC ma c h i n e t o o l u s e d i n p n e u ma t i c u n c l a mp c y l i n d e r ，i n t r o d u c i n g t h e wo r ki ng p rinc i p l e a n d s t r u c t u r e c ha r a c t e r i s t i c s o f t he ma c h i n e r y i n c r e a s i n g s t r e n g t h t y p e u n c l a mp c y l i n - d e r d e t a i l e d l y． Ke ywo r d sUn c l a mp i n g；I n c r e a s e t he S t r e n g t h；Un c l a mp Cy l i n d e r 1 打刀缸 的现状 打刀缸是数控机床 自动换刀必备的部件 。打刀缸 通常有气动打刀缸和液压打刀缸 2种 。其中液压打刀 缸一般在带有液压站 的机床上使用 ， 而没有液压站的 机床一般均采用气动打刀缸 ， 因气动打刀缸采用压缩 空气为动力源 ， 简单经济 ， 广受市场认可 。气动打刀缸 一 般有 2种形式 1 纯气 动打刀缸。这种打刀缸一 般采用多层气缸形式 ， 该气缸体积大、 重量重、 出力小 、 成本高。现该打刀缸基本上被 市场淘汰。 2 气液增 压式打刀缸 。这种打刀缸是 目前市场上普遍采用 的一 种打刀缸 。如图 1 所示 ， 压强较小 的气压作用在活塞 片 2的 A面上 ， 活塞片 2与活塞杆 3刚性连接 ， 在活塞 片 2的 面上所产生的压力全部传给活塞杆 3 ， 这样 ， 在活塞杆 3的 面上将产生较大的压强 ， 再利用油缸 筒 4里的液压油所传递 的压强不变的原理 ， 即在活塞 5的 C面上所承受 的压强与活塞杆 3 B面上的压强相 等 ， 而活塞 5的 C面的面积远大于活塞杆 3 B面的面 积 ， 故在活塞 5的 C面上将产生较大的输出压力 。在 不考虑摩擦力的情况下 ， 气液增压式打刀缸的打刀力 F F P嵋 1 式中 F为打刀力 ， N； S 为 A面的面积 ， c m ； S 为 B面 的面积 ， c m ； S c 为 C面的面积 ， c m ； P为压缩 空气压 强 ， N ／ c m ； F 为弹簧 6的弹力 ， N。 1 一气缸筒；2 --活塞片；3 一活塞杆；4 一油 缸筒；5 一活塞；6 一弹簧；7 一气阀。 图1 气液增压式打刀缸 从图 1可以看出 Js 和 S 远大 于 S 。 ， 这样只要选 择适 当的 S 、 S 和 s 就能使数控机床能利用成本较低 的气压产生其主轴所需的较大松刀力 。 气液增压式打刀缸具有结构简单 、 成本低的特点 ， 故受到市场 的广泛认 同， 是 目前市场上使用最多 的一 种打刀缸。但由于其受到结构的制约， 其存在下列缺 点 2 05 功 能都件 F u n c 怕 n U n ils 1 由于采用液压油 ， 长期使用后易产生漏油 、 泄 油现象 ， 从而导致无法松刀及污染环境 。 2 气液增压缸 的活塞片 2行程较长。从而导致 活塞 5运行速度较慢 ， 数控机床 的主轴松刀时间较长 ， 影响数控机床 的生产效率 。 2机械 增 力式 打刀缸 为了克 服气 液增 压式 打刀缸 的缺点 ， 我公 司在 2 0 1 0年 8月开发 出一种全新结构 的打刀缸机械 增力式打刀缸。该打刀缸具有快速 、 高效 、 环保 和免维 修的特点 ， 是气液增压式打刀缸的替代产 品。 2 ． 1工 作原 理 机械式增力气缸的工作原理如 图 2所示 作用在 活塞片 2 A面上的气压通过锥体 6的两锥面把力传递 给 2个滚柱 5， 滚柱 5上 的力作用于轴承 4 ， 其 中有 2 个轴承 4安装在活塞 9上 ， 作用于轴承 4上 的力最终 将体现到活塞 9上 ； 锥体 6的两锥 面在传递力 时将起 到增力作用 。在不考虑摩擦力的情况下 ， 机械式增力 气缸 的打刀力 F为 t a n 0c o t } 1 S P F 一一F r 2 20 6 1 一 气缸筒 ；2 一 活塞片 ；3 一活塞 杆； 4 一 轴承 ；5 一 滚柱 ；6 一锥体 ；7 一弹 簧 ；8 一气 阀；9 一活塞。 图2 机械增刀式打刀缸 式 中 F为打刀力 ， N； S 为 A面的面积 ， c m ； 0为滚柱 5 和轴承 4的中心连线与 2个滚柱 5中心连线的夹角， 。 ； O L 为锥体 6两锥面 的夹角 ， 。 ； P为压缩空气压 强 ， N ／ e ra ； F 为 6根弹簧 7的总弹力 ， N。 从公式 2 中看 出 当输入 的压缩空气压强 P一 定时， 打 刀力 F的大小 与锥体 6的两锥 面夹角 有 关 ， 越小 ， 打刀力 F就越大 ； 另外 ， 打刀力 F的大小与 滚柱 5和轴承 4的中心连线与 2个滚柱 5中心连线 的 夹角 0有关 ， 0越大 ， 打刀力 F就越大 ， 而 0在 活塞 9 运动过程中处于不断的变化状态 ， 随着活塞 9的伸 出， 0角将逐渐变大 ， 故机械增力式打刀缸 的打刀力 F是 随着活塞 9的伸出而逐渐增大 的。理论上 ， 打 刀力 F 越大越有利机床打刀 ， 要得到足够大的打刀力 F只要 使锥体 6的两锥面夹角 足够小 ， 但数控机床需要 打 刀缸具有一定的打刀行程； 锥体 6的两锥面夹角 越 小 ， 为得到一定 的打刀行程 ， 就需要活塞片 2的行程越 长 ， 这样将增加打刀缸 的打刀时间， 影响数控机床的生 产效率。故锥体 6的两锥面夹角 O L 的大小选择至关重 要 ， 一方面要确保打刀缸具有数控机床松刀所需 的足 够打刀力 ， 另一方面要在保证打 刀缸打刀行程 的条件 下使活塞 片 2的行程尽量短 ， 以便机床提高打刀效率。 2 ． 2 特 点 机械增力式打刀缸与气液增压缸相 比， 具 有以下 特点 1 不用液压油 ， 节省能源。 2 不会产生漏油 、 泄油现象 ， 没有环境污染。 3 打刀速度快 。打刀时间 比同等规格 的气液增 压式打刀缸可减少 4 0 ％。 4 打刀力 随打刀行程增加逐 渐加大 ， 减 小打刀 螺栓与主轴拉杆的冲击力 ， 延长主轴轴承寿命。 机械增力式打刀缸为数控机床提供 了一种新的松 刀用装置 ， 其具有快速 、 高效 、 环保和高可靠性的特点。 该缸为我公司专利产 品， 白2 0 1 0年下半年投放市 场后 ， 受到所有用户的一致认可 ， 目前其市场 占有率越 来越高 。事实证 明 机械增力式打刀缸的采用将会有 效地减少机床的故障率 ， 提升机床的换刀性能。 编辑孙德 茂 收稿 日期 2 0 1 1 0 8 3 1 文章编号 1 2 0 6 6 4 如果您想发表髓本文的看法。 请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。 1 2 3 4 5 4 7 9