在零件加工中為了方便,提高加工效率,通常與機床配套使用夾具體。如果選用液壓夾具,必須使用液壓缸,液壓缸工作必須配備液壓站,為節省費用,通常都與機床液壓系統共用一套液壓站。通過機床液壓站引出油路到夾具體的液壓缸上。但是如果液壓夾具與旋轉工作臺連接,勢必導致夾具體也隨工作臺的旋轉而轉動相同的角度,從而導致輸送壓力油的油管會被纏繞在工作臺上。如果纏繞過多就會被扭曲或拉斷,致使油路不暢或油液噴濺,使液壓缸失去壓力,極易造成安全事故。如果油管過長,又會造成大量油堆積在工作臺邊,很不美觀,主要是會被加工過程中產生的切屑燙壞,增加防護,這又是另一大難題,同時也給清屑帶來困難。
綜上所述,通過反復思考和摸索,我們設計了一種旋轉式分油器,避免了上述問題的產生。
(1)工作原理
我們所設計的是一種四通路旋轉分油器,有四條油路,即兩進兩出,用于帶動兩個液壓缸工作。其工作原理:將工作臺的旋轉轉移到進出油路之間的旋轉,即利用軸與套的旋轉,改變出油孔的方向。
此設計在套的軸向相應位置鉆錐螺紋孔,用以安裝管接頭及油管(與機床液壓系統相連),與之對應在旋轉軸上車出環形槽,個環形槽中鉆垂直相交孔(對應一組油路,此油路通往液壓缸),每層油路間用密封圈隔開,保證液壓油在軸旋轉時通過套進入到環形槽,依次進入相應各油路,從而實現外接油路到與旋轉工作臺連接的夾具上工作液壓缸的供油,防止了油管直接連接造成的油管扭曲、纏繞及斷裂。
(2)設計思路
軸與套的選擇,軸與套均可使用45鋼,加工中采用0.10~0.15mm配合,套內孔與軸外圓表面粗糙度加工至Ra=0.8μm,從加工角度來看并不復雜。其外形尺寸的控制要合理,先是套的外形,首先要確定使用的油路的管子是銅管還是液壓軟管;再選擇管徑,根據管徑在選用相應管接頭,依據所選用管接頭空間緊固位置及數量控制套的長度尺寸,套的外徑尺寸選擇要從轉軸上考慮。從圖上可看出在不互相干涉的前提下,在軸的軸向鉆出出油孔,出油孔的大小位置依然要照顧到油堵的外徑尺寸;其次軸徑的選擇還要考慮到密封圈的大小,軸徑確定了,套的內徑也就相應確定了。
密封圈的選擇尤為關鍵,主要是兩點:①各油路中的液壓油在壓力作用下不得互滲。②防止液壓油泄漏。每層油路間要使用密封圈將油路隔開,還要保證軸與套之間的相對轉動不會導致密封圈磨損嚴重。所以,普通的O形密封圈根本達不到要求。經過我司多年應用經驗,后選中由德國特瑞堡生產的旋轉油封,此種密封圈具備密封效果好及耐磨等優點,通過實踐檢驗,滿足設計要求。
輔助轉動件的選擇:雖然軸與套采用間隙配合,但密封圈裝入套內與軸就不存在間隙,其旋轉起來很費力,并且對密封圈磨損也較嚴重,必須加旋轉件來解決這一問題。用過一系列實驗,我們選用黃銅套作為旋轉件,其原因有兩點:①黃銅耐磨,且具有潤滑的功效。②經濟、實惠。在選用黃銅套之初,我們選用的是兩個軸承,考慮到加工過程中會使用切削液,軸承不能再水中工作,而且此旋轉分油器的旋轉是依據被加工零件的加工方位及角度進行的轉動,并不是很頻繁,也沒有精度要求,綜上考慮在此選用黃銅套,也節省成本。說明一點,銅套孔與軸采用小間隙配合,外徑與套采用過盈壓入,這樣防止了密封圈的磨損,也實現了轉動要求。
(3)實踐結果
通過廠家檢驗,使用效果非常好,各方面均達標。根據廠家反饋,若要外購一個旋轉分油器,四通路旋轉分油器市場價格為8000-12000元左右,而我們從我司購買的這個四通路旋轉分油器大約花費為4000元,節省了不少資金。
在這種四通路旋轉分配器基礎上,還可以進行擴展至六通、八通、甚至十通,但是要根據其使用需要來定,這種旋轉分油器結構外形相對來說比較大,油路越多,對套的高度、軸的直徑要求都較大,所以應根據實際需要進行選擇加工。