气动尾座的设计

齐重数控装备股份有限公司 （黑龙江齐齐哈尔 161005） 陈栋梁 马树军

1. 设计思想

气动尾座是数控龙门铣床上的一个功能部件，与床身、床头箱和中心架组合形成卧式车床的主运动功能，可实现轴类工件的旋转及分度。要求当不加工长轴类零件时，卧式车床的功能要可以快速的拆除，当使用时可以快速的安装及调整。因此，使得尾座需要根据工件的不同长度调整相应的位置，如果使用常规的电动机驱动尾座，则在使用过程中的电动机电缆就要很长，而且电缆的直径很大，在安装使用时非常不方便，且容易产生切屑破坏工件的危险，所以需要使用更安全的驱动装置代替电动机。考虑液压马达和气动马达都可以实现所需功能，其中液压马达需要高压泵站提供压力油，由于管路较长，在使用过程中同样存在不便和安全隐患。气动马达与电动机和液压马达相比，其可操作性和安全性更高一些，压缩空气不存在环境污染的问题，并且其长距离管路质量轻，安装也方便，当其管路被切屑破坏后，其危险性相对较低，所以，最终使用气动马达代替电动机。

2. 结构组成

气动尾座主要结构如图1所示。

（1）套筒驱动装置 工作：气动马达7→减速器6→齿轮→丝杠驱动套筒装置和花盘在尾座体中前后移动，用于完成对工件的轴向的夹紧。其中气动马达7和减速器6整体外购，其功率为3.9kW，最大功率的转速为6r/min，起动转矩3 117N·m，气体消耗量为4.3m3/min，齿轮传动比为2∶5，丝杠螺距为20mm，其可使套筒产生48mm/min的移动速度，顶紧质量为25t，气动马达通过快换接头与气管联接，完成后拆除气管。

（2）尾座移动装置 工作：气动马达8→减速器9→蜗杆→蜗轮→齿轮轴与床身齿条啮合，带动尾座沿床身前后移动，以适应不同长度的工件。其中气动马达8和减速器9整体外购，其功率为3.9kW，减速器减速比1∶35，最大功率的转速为71r/min，起动转矩476N·m，气体消耗量为4.3m3/min，蜗杆-蜗轮降速比1∶24，齿轮轴分度圆周长401.92mm，使尾座可以达到1 189mm/min的行走速度，气动马达通过快换接头与气管联接，完成后拆除气管。

（3）套筒夹紧装置 由手动高压泵12、碟簧油缸16、夹紧棒及高压油管组成。移动套筒之前压动高压泵12，使高压油将碟簧油缸16的碟簧压缩以使夹紧棒放松，看压力表，达到预定值时高压泵12停止，此时掰动套筒移动控制装置移动套筒，达到需要的位置后手动将高压泵12泄压，之后碟簧油缸16中的碟簧释放，夹紧棒收紧，使套筒夹紧。

图1 气动尾座

（4）尾座夹紧装置 由手动高压泵11、碟簧油缸14、螺栓及高压油管组成。移动尾座之前，先压动导轨预动装置（7～10次），后压动高压泵11，使高压油将碟簧油缸14的碟簧压缩，以使螺栓放松，看压力表，达到预定值时高压泵11停止，此时掰动尾座移动控制装置移动尾座，达到需要的位置后将手动高压泵11泄压，之后碟簧油缸14中的碟簧释放，螺栓收紧，使尾座体夹紧。

（5）导轨润滑装置 由电动稀油润滑泵和油管及接头组成，通过电气插头联接电源，完成尾座导轨的润滑，尾座移动前及移动过程中要起动此导轨润滑装置。

（6）套筒润滑装置 由手动稀油润滑泵和油管及接头组成，在套筒移动前需手动压动润滑泵，使套筒润滑充分。

3. 应用实例

在为某公司设计的XK2640×230数控龙门移动式铣镗床中，我们应用了该项技术，用户要求在数控龙门移动式铣镗床的固定工作台上增加卧式分度头系统，分度系统包括平台床身、分度床头箱和尾座，两顶尖间工件最大质量50t，顶尖间工件最大长度9 000mm，最大回转直径φ1 600mm。尾座套筒及尾座体用压缩空气驱动，可手动微调整，套筒及尾座夹紧为手动泵驱动液压夹紧油缸，尾座套筒行程200mm，尾座套筒中设置有工件长度补偿及顶紧力测力装置，气动管路联接方式为快换接头。

4. 结语

在气动尾座的设计过程中，必须考虑压缩空气的压力及流量的稳定性，确保压缩空气有过滤装置，把空气中的水及油过滤干净，压缩空气管路的联接要精细，气管及接头选择可靠的品牌产品。由于压缩空气的波动性，摩擦力系数的选择要适当。

气动尾座的实际应用收到非常满意的效果，与电动机相比，气动管路比电缆柔软，联接及操作性更强，不存在高温切屑烫坏电缆漏电的危险，可以提供给操作者更好的安全环境。卧式分度头系统在数控龙门移动式铣镗床固定工作台上的拆卸和安装方便快捷。压缩空气无污染，比电力更节能环保且制造成本低廉。