差动螺旋传动及摩擦在龙门铣床中磨削机床导轨的应用-.pdf

M 差动螺旋传动及摩擦在龙门铣床中 磨削机床导轨的应用 大 同市东华机械厂 山西0 3 7 0 3 6 吕学成 导轨磨损是机床精度下 降的一个普遍现象 ，有 些设备，因产品单一 ，会造成导轨局部段 的严重磨 损，从而影响到机床精度下 降，加工 出的零件达不 到要求。对于这类设备淘汰有些可惜 ，外协维修费 用较高，要在本厂维修 ，导轨的维修工作量约 占整 台设备维修量的 4 0 ％左右，如果不具备磨 削导轨 的 条件 ，依靠人工 刮研 ，其工作 量大 、劳 动强度 高、 维修周期长，尤其是 对于淬硬 的导轨面 ，刮研就显 得无能为力了。如何 解决导 轨面的维修 ，根据我公 司现有的龙 门铣床 X 2 0 2 0 A，设想拆去原装铣削头， 安装上一个可以转角度 的磨削头，实现维修导轨 的 以磨代刮研。 1 ． X 2 0 2 0 A龙门铣床磨削时的工作要求 磨削加工属于微量切削，一般 情况下 粗磨 时的 背吃刀量 o 为 0 ． 0 4～0 ． 0 8 ton i ，精磨时的背吃刀量 0 为 0 ． 0 0 50 ． 0 4 mm，而 X 2 0 2 0 A龙门铣 床铣 削时 的精确进刀是依靠铣削头来进给，而横梁 的上下 升 降只有点动与快速移 动，轻 点一下 ，少则零点几 毫 米 ，多则几毫米，只适合远距离 的快速移动 ，要想 依靠横梁进刀磨 削，无法保 证精确进 刀，而且容 易 发生碰撞现象。现在将铣削头换成磨 削头 ，还必须 有微量进刀机构来完成进刀工作，根据磨 削加工 中 的实际操作要求 ，微 量进刀机构应能满足以下两个 方面的工作要求 ①当刀具离工件 较远 时，点动升 降按钮快速移动横梁，使刀具距离工件 1 0 mm左右 停下 ，下一步手动微量进刀机构能够使刀具安全地 较快地接触到工件作进刀准备。② 当刀具接触到工 件准备进刀切削时，应用微量进刀机构能够使刀具 精确进刀 ，最小调整精度能达到 0 ． 0 0 5 m m，才能满 4 2 嘉 毋 磊 工 。 冷 加 工 足磨削进给的要求 。 2 ．微量进刀机构的设计原理 根据磨削加工两个方面的工作要求 1 应用材料 的滑动摩擦与轴承的滚动摩擦来 实现微量进 刀机构 的快速移动与微量进给之 间的手 动转换 ，原理如图 1所示。因摩擦阻力的大小主要取 决于摩擦因数的大小 ，移动构件中的分合螺母 3与 轴承支座 2之间采用滚动球轴承的安装方式 ，滚动 轴承的摩擦 因数 厂 为 0 ． 0 0 2，螺旋副中的螺杆采用 4 5 钢调质 ，分合螺母 3采用减磨性能 较好 的锡 青铜 ， 钢 、青铜之间的摩擦因数 厂在有润滑剂 的情况下 为 0 ． 1 0 。当分合螺母 3与轴承支座 2之间的转换装置 1 的轴销退出时，这时分合螺母 3与轴承支座 2之间安 装的滚动轴承的摩擦阻力远远小于螺杆 5与分合螺 母 3之间的摩擦阻力，所以转动螺杆 5会带动分合螺 母 3及轴承内圈作 网周旋转运动 ，并同时推动移动 构件整体 向前较快 速地移动 ，使刀具安全的接触到 _T件。 图1 微量进刀机构原理简图 1 ． 转换装置2 ． 轴承支座3 ．分合螺母 4 ．轴承5 ． 螺杆6 ．固定构件 2 应用差动螺旋传动原理 ，即在 同一螺杆上 的两个不相等螺距 导程 之差 ，且两个螺距 导 程 的旋向相同，可实现微量移动，结构原理如图 1 所示。当分合螺母 3与轴承支座 2调节为一体时 ，这 时转动螺杆 5 ，移动构件 向前移动 的方式 为微量移 动 ，即可实现磨削加T的精确进刀。 3 ．微量进刀机构的螺旋副参数设定 这里微量进刀机构中的螺旋副选用对 中性较好 牙型角 O L 为 3 0 。 的梯形螺纹。滑动螺旋副的传动特点 是运转平稳 ，但传 动效率 低，且在一定 的条件下具 有 白锁功能。为了提高螺旋 副的传 动效 率，螺杆 的 螺距尽量选用较大的螺距值。 微量进刀机构 中的螺 杆只作 传动运动 ，轴 向无 载荷 ，移动构件的自重约为 2 O 可忽略不计 ，故螺 秆的强度可不必计算 ，螺纹直径选择 ，可根据常用 机床的传动丝杠及螺母的加T难 易度作为参考 ，故 螺纹 中径 d ， 设定为 西 3 0mm。 微量进刀机构 中的螺杆移动方向垂直于机床水 平面，为了防止螺杆在没有外力 的情况下 自行下落 ， 螺旋副必须具有 自锁性 ，螺旋副的 自锁条件为螺旋 升角 入小于摩擦角 p 。在选择螺距值 时 ，自锁条件 为 螺距 P≤“a d J ／ e o s o l ／ 2 ，一般为 了安全起 见， 螺旋副的螺旋升角 A还应小于摩擦 角 p l 。 ～1 ． 5 。 ，所 以螺 杆 在 具 有 安 全 自锁 时 的 摩 擦 因 数 为 l厂 t a n a r c t a n O ． 1一1 ． 5 。 0 ． 0 7 3 6 ，将 厂0 ． 0 7 3 6代 人公 式 P≤ w d J ／ c o s 2求 螺 距 值 ，得 P≤ 7 ． 1 8 3 mm，将7 ． 1 8 3 m m归整为整数 7 mm，所以螺杆 P 的螺距值设定为7 il l n l 。 依据差动螺旋 的传动原理 ，螺旋副在微量移 动 时 ，螺杆前后 两个螺距 导程 P 与 P 的差值越 小 ，每圈旋转的精 度就越高。查看车床铭牌 的螺距 参数，选择 与 P 螺距 值 7 m lT l 最 接近 的一 个数值 6 ． 7 5 mm，故螺杆 P 的螺距值可设定为 6 ． 7 5 m m。如 果有的车床铭牌没有 6 ． 7 5 m m这一米制螺纹 ，还 可 以选择英寸制螺纹 、模 数螺纹 、径节螺纹与米制螺 纹之间相互搭配来获得我们需要的螺距差值。 4 ．微量进刀机构的进给参数 当手动螺杆作快速移动时 ，螺杆螺距 P 依靠摩 擦力带动分合螺母 及轴 承内圈与其一起旋转 ，这时 向前推进的是螺杆螺距 P 刀具快速移动的距离也 就是螺杆螺距 P 。 的移动距 离。根据前面所设的螺杆 参数 ，计算微量进 刀机构 的微量进给与快速移 动的 数值。 M 1 依据差动螺旋传动计算公式求微量移动 L P h l P h 2 n 76 ． 7 5 1 0 ． 2 5 mm 微量进刀时 ，手轮每转一 圈，刀具 的进给数值 为0 ． 2 5 B i n 。 2 依据普通螺旋传动计算公式求快速移动 L k P h I n717 mm 快速移动时，手轮每转一圈 ，刀具 向前移动 的 距离为 7 m m。 ， J 为微量移动 的数值 ，， | 为快速移动的数值 ， P P 为螺杆 的前 后两个螺 距 ，n为螺杆 的旋转 圈数。 5 ． 微量进刀机构转换调节结构 微量进刀机构的转换调节结构 见网2 是应用 推力球轴承 1与深沟球轴承 1 2 将分合螺母 3安装在 轴承支座 4之内，通过调整压盖 l 1来调整轴承的间 隙，应用压簧螺母 9来 调整弹簧的力度，利用拉手 l 0的插拔来转换微量进刀与快速移动。当拉手 l O前 端锥度卡在分合螺母 3直径上的锥度槽 中，这时轴 承支座4与分合螺母 3调节为一体，转动手轮，刀具 的移动方式为微量移动，当拔 出拉手 1 0，并旋转定 】 2 3 4 5 6 78 9 】 O 图2 转换调节结构 1 ． 推力球轴承2 ． 螺杆3 ．分合螺母4 轴承支座 5 ．拉手座6 ．定位轴销7 ． 挡簧销8 ． 压缩弹簧 9 ．压簧螺母1 O ．拉手1 1 ． 调整压盖 1 2 ． 深沟球轴承1 3 ．紧固螺钉 参 磊 籼L 薹 4 3 M 位轴销 6，使挡簧销 7从竖槽旋转到横槽 中，这时定 位轴销6的前端锥度退 出到分合螺母 3 的直径外 ，分 合螺母 3在螺杆 2摩擦力的作用下可随螺杆 2作旋 转，转动手轮 ，刀具的移动方式为快速移动。 6 ．微量进 刀机构 尺寸进给 的监控 微量进刀机构虽然可 以实现尺寸微量进给 ，但 在微调时可能会 出现爬 行现象 ，如果没有精确 的刻 度值显示，只凭操作者 的感觉进刀 ，进给尺寸依然 得不到保证 。这里设计一个可以夹持千分表 的辅助 装置 见图3 ，根据移动构件在 固定构件上的行程 范围将 固定支座 2安装在 固定构件 上的合适位置 ， 用螺钉将其紧固牢靠 ，然后将支柱 3与夹持表臂 4及 千分表 5 安装在固定支座上，支柱 3 可在固定支座 2 孔内上下移动，夹持表臂 4及千分表 5可在支柱 3的 直径上，上下移动 、左右 回转 ，这样可以满足移动 构件在不同位置上进给参数的测量监控。其缺点是 因千分表的测量行程短，必须在微量进刀时把千分 表调整好 ，千分表触头应有 2 i n m左右的压缩量 ，如 更换工作面时需重新调整。 图3 尺寸进给辅助装置 1 ．紧固螺钉2 ．固定支座3 ．支柱 4 ．夹持表臂5 ．千分表 4 4 耋 管 磊 工 。 冷 加 工 以上是钟表式指针测量监控 ，还可应用拉{ 直线位移传感器并配备数显监控仪对进给参数j 测量监控 ，拉杆式直线位移传感器与钟表指针j 比，其行程的测量范 围广 ，不用经常调整位置 ， 用数显监控仪要比钟表式指针监控更加直观 、易 投入费用要 比钟表式指针测量监控相对多一些。 7 ．结语 差动螺旋传 动微量进刀机构结构简单 、制i 易 、操作方便，投入费用少 ，为本公 司 自己维f 备提供了有利 条件 ，在维修费用方 面节 约了一； 金，使一些设备的精度得 以恢复 ，面临淘 汰的{ 可以重新利用。图4为应用 X 2 0 2 0 A龙门铣床磨} 床导轨的平面部位与燕尾槽面部位。 a f } ] 图4 MW 收稿 日期2 0 1 4 0 4 2 , 0 ◆ 、 ◆ 、 ● 0● 0● 。0 ◆ “、 ● 、l l ● l ● ◆l 【 ● ●l l ● ◆ ● ◆ ◆ ⋯ ● u ◆ 秦川发展与通用电气签订新合 近 日，秦 川发展 与通 用 电气能 源集 团新 2 0 0 0 万元 的齿 轮及 齿轮 传 动部 件 合 同，这 是 G ] 秦川集团继铸造业务之后，合作全 面升级，业 围的再次拓展 ，也标志着秦川集团近年来潜心转 谋求机床 主机、基础部件及现代、制造服务业 板块协同发展获得 了高端市场的 回应。此次秦 展与 G E石油和天然气集团的合作，涉及油田设 种齿轮箱的人字齿、齿轴零件 与整机部件。合一 域的不断拓展 ，是在经 G E能源集团对秦川集 团． 能力、装备水平、质 量控制体 系等 不断认可基j 逐步形成的，为双方长期合作奠定了坚宾基础。