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鍵部件。彈簧套的錐形部分可根據需要設置多個軸向槽。彈性套大徑一端設計有擋塊，通過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

在一對螺紋副中，當螺旋升角小于螺紋的等效摩擦角f0時，螺紋夾緊機構將具有良好的自鎖性能。對于普通標準螺紋，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構夾持、鎖定刀架。在螺母套上設置有齒圈，通過齒圈與夾緊機構中的齒輪嚙合，實現轉矩傳遞。為了降低裝夾時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單的結構。為了進一步增強螺旋夾持機構在切割過程中的抗沖擊能力（即在沖擊過程中可以保持機構的自鎖夾持性能）。

在裝夾刀具的過程中，為保證刀架與彈簧套之間無相對運動，即刀具跟隨彈簧套作同步軸向位移，同時需要確保每次換刀后刀具都能保持良好的軸線。為保證重復定位精度，必須保證在裝夾過程中刀柄定位端面與彈簧套定位端面始終保持接觸。在本設計中，這個動作是由機械手在換刀位置提供的，即機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程中。

三、彈簧夾頭

為了改善機床主軸的工作性能，滿足數控機床自動換刀的要求，設計研制的機床主軸軸端彈簧夾頭必須能很好地解決下列關鍵問題：1：圓柱形刀架與彈簧夾具的接觸表面應具有足夠的接觸剛度。機床主軸端錐孔的接觸面與彈簧夾持時的接觸剛度也應具有足夠的接觸剛度。2：加工時，機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構。夾緊刀具時，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使刀具在每次換刀后有較高的重復定位精度。5：在換刀過程中，具有自動清理刀架和彈簧夾頭腔內的鐵屑和灰塵的功能。6：機床主軸端應結構簡單，可制造性好，便于主軸本身的優化設計。具有自動清理刀架和彈簧夾頭腔內的鐵屑和灰塵的功能。

四、主軸軸端結構

軸向空氣彈簧的工作性能

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

孔底的兩個半圓鍵用于通過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向錐，便于刀架的插入。同時在兩個半圓鍵的同一側（非工作側）沿軸向加工一個長槽，將彈簧片固定在槽內。彈簧片的工作面略高于半圓鍵的表面。其作用是將兩個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，當切削扭矩大于彈簧套與刀架之間的摩擦扭矩時，刀具圓柱柄會發生相對滑動和劃傷。主軸孔底部中央設有噴氣口，噴氣口與主軸中心孔的氣路相通。更換刀具時，壓縮空氣通過注氣口進入彈簧套腔內，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構具有簡單、可制造性好、占用空間小的特點軸向空氣彈簧，有利于機床主軸根據自身要求進行優化和標準化設計。