数控机床回转轴的环抱式定位夹紧机构
环抱式定位夹紧是通过夹紧套或环形刹车片在径向方向上作用于旋转轴的圆周表面，从而产生摩擦扭矩对回转轴进行角度定位的夹紧方式。目前常见的环抱式定位夹紧机构主要有液压夹紧套和气压抱闸2种。液压夹紧套的工作原理是将油压至抱闸套筒壁的密封之间毫无损失地转换成径向夹紧力，并使套筒内壁作用于回转轴的外圆周表面，从而产生摩擦扭矩的夹紧方式，如图7所示。 被夹紧的元件在夹紧定位发生时，既不会产生向推动，也不会产生扭曲，当油压完全卸荷，套筒弹回最初状态，再次释放部件。此类夹紧机构的特点是结构紧凑，夹紧扭矩大。其夹紧扭矩可根据下式估算： 由式(4)可以得出，径向液压夹紧方式的夹紧扭矩与抱闸的作用面积、作用压力以及抱闸和被夹紧面的摩擦系数成正比。图8为我公司“十一五”重大专项AC轴双摆角数控万能铣头项目样机MH30fhc的C轴回转机构。回转单元主要采用力矩电动机串联式驱动结构。其夹紧定位机构采用的是液压夹紧套的定位夹紧方式，夹紧套的筒壁直接作用于隔套的外圆周，较直接作用于外转子表面具有更大的作用面积，获得了理想的夹紧扭矩。将驱动系统和夹紧系统较好地融合在了一起。此外，液压夹紧套直接作用于隔套的外圆周，而不是作用于力矩电动机的外转子，也降低了电动机损坏的风险。 与液压夹紧套的夹紧方式类似，气动抱闸也是利用环形刹车片作用于回转轴的圆周表面，从而产生摩擦扭矩，达到回转轴定位夹紧的目的。图9为HEMA公司的内圆周被动式气压抱闸的原理，OPEN口通入空气时，弹簧皮腔弯曲弓起，并连带引起环形刹车片与回转轴的分离，回转轴得到释放，当压缩弹簧的空气由OPEN口排放或皮腔外部腔体由CLOSE口充气增压时，皮腔得到放松并伸展，从而环形刹车片夹紧回转轴。气动抱闸虽然在大夹紧扭矩的获得上效果不如液压夹紧套，但其具有反应速度快、安装简单和清洁度高的优点，尤其值得一提的是，此类气动抱闸本身还具有安全夹紧的功能，当系统掉电时，气源消失，弹簧会恢复形变，抱闸自动夹紧回转轴，能够有效防止系统失去动力后回转轴由于自身重力或磁力作用产生难以预料的动作造成刀具或工件的损坏。