軸向空氣彈簧的工作性能

一、彈簧套
彈性元件為薄壁錐形彈性元件，是彈簧夾緊裝置的關(guān)鍵部件。彈簧套的錐形部分可根據(jù)需要設(shè)置多個(gè)軸向槽。彈性套大徑一端設(shè)計(jì)有擋塊，通過(guò)擋圈為彈簧套提供軸向推力。

2.齒圈螺母套

軸向空氣彈簧的工作性能

在一對(duì)螺紋副中，當(dāng)螺旋升角小于螺紋的等效摩擦角f0時(shí)，螺紋夾緊機(jī)構(gòu)將具有良好的自鎖性能。對(duì)于普通標(biāo)準(zhǔn)螺紋，采用鋼-鋼摩擦副，等效摩擦角φ0=6°35'，而該螺紋的螺旋角λ=2°29'，即λ≤φ0。

所用的夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾持、鎖定刀架。在螺母套上設(shè)置有齒圈，通過(guò)齒圈與夾緊機(jī)構(gòu)中的齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩傳遞。為了降低裝夾時(shí)齒圈螺母套摩擦損失，在齒圈螺母套外端與彈簧套擋圈及一圈鋼球之間加工出V形槽，這樣就形成彈簧夾夾最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步增強(qiáng)螺旋夾持機(jī)構(gòu)在切割過(guò)程中的抗沖擊能力（即在沖擊過(guò)程中可以保持機(jī)構(gòu)的自鎖夾持性能）。

在裝夾刀具的過(guò)程中，為保證刀架與彈簧套之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即刀具跟隨彈簧套作同步軸向位移，同時(shí)需要確保每次換刀后刀具都能保持良好的軸線。為保證重復(fù)定位精度，必須保證在裝夾過(guò)程中刀柄定位端面與彈簧套定位端面始終保持接觸。在本設(shè)計(jì)中，這個(gè)動(dòng)作是由機(jī)械手在換刀位置提供的，即機(jī)械手始終為工具手柄提供向上的彈力，使工具手柄的法蘭定位端面靠近彈簧端面套筒在夾緊過(guò)程中。

三、彈簧夾頭

為了改善機(jī)床主軸的工作性能，滿足數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀的要求，設(shè)計(jì)研制的機(jī)床主軸軸端彈簧夾頭必須能很好地解決下列關(guān)鍵問(wèn)題：1：圓柱形刀架與彈簧夾具的接觸表面應(yīng)具有足夠的接觸剛度。機(jī)床主軸端錐孔的接觸面與彈簧夾持時(shí)的接觸剛度也應(yīng)具有足夠的接觸剛度。2：加工時(shí)，機(jī)床主軸必須將足夠的切削力矩傳給刀具。彈簧夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊刀具時(shí)，除了要為刀具提供足夠大的徑向夾緊力外，還必須具有可靠的自鎖性能。4：換刀裝置和彈簧夾頭應(yīng)使刀具在每次換刀后有較高的重復(fù)定位精度。5：在換刀過(guò)程中，具有自動(dòng)清理刀架和彈簧夾頭腔內(nèi)的鐵屑和灰塵的功能。6：機(jī)床主軸端應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可制造性好，便于主軸本身的優(yōu)化設(shè)計(jì)。具有自動(dòng)清理刀架和彈簧夾頭腔內(nèi)的鐵屑和灰塵的功能。

四、主軸軸端結(jié)構(gòu)

軸向空氣彈簧的工作性能

內(nèi)錐面的錐角2α一般為30°。取較大錐角的目的是使工具手柄易于松開(kāi)，便于工具的裝卸。

孔底的兩個(gè)半圓鍵用于通過(guò)刀架將足夠的切削扭矩傳遞到刀具的切削刃上。半圓鍵的頂部加工有導(dǎo)向錐，便于刀架的插入。同時(shí)在兩個(gè)半圓鍵的同一側(cè)（非工作側(cè)）沿軸向加工一個(gè)長(zhǎng)槽，將彈簧片固定在槽內(nèi)。彈簧片的工作面略高于半圓鍵的表面。其作用是將兩個(gè)半圓鍵插入手柄端部的半圓槽后，消除半圓鍵與刀架半圓槽工作面之間的間隙，防止刀具插入后間隙的存在軸向空氣彈簧，當(dāng)切削扭矩大于彈簧套與刀架之間的摩擦扭矩時(shí)，刀具圓柱柄會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)和劃傷。主軸孔底部中央設(shè)有噴氣口，噴氣口與主軸中心孔的氣路相通。更換刀具時(shí)，壓縮空氣通過(guò)注氣口進(jìn)入彈簧套腔內(nèi)，吹掉附著在彈簧套和刀柄上的鐵屑和污垢。

這樣確定的主軸端部結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)單、可制造性好、占用空間小的特點(diǎn)軸向空氣彈簧，有利于機(jī)床主軸根據(jù)自身要求進(jìn)行優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。