惠懷偉

(中國(guó)一重鍛鋼事業(yè)部設(shè)備維修分廠，黑龍江161042)

深孔鉆床鉆桿箱進(jìn)給柔性消隙機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)改造

惠懷偉

(中國(guó)一重鍛鋼事業(yè)部設(shè)備維修分廠，黑龍江161042)

摘要：由于深孔鉆床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的絲杠絲母?jìng)鲃?dòng)副因磨損產(chǎn)生間隙，引起竄刀現(xiàn)象，通過研究分析，設(shè)計(jì)出消隙方案，并且得以實(shí)施，避免了竄刀現(xiàn)象的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：深孔鉆床；傳動(dòng)副；柔性消隙機(jī)構(gòu)；竄刀

1原因分析

中國(guó)一重軋電分廠10 m深孔鉆床是產(chǎn)品深孔加工工序重要精加工設(shè)備，機(jī)床鉆桿箱進(jìn)給絲杠絲母因磨損出現(xiàn)間隙，而產(chǎn)生竄刀現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品關(guān)鍵工序內(nèi)孔的加工質(zhì)量，降低了機(jī)床的生產(chǎn)效率，增加了刀具成本。一些核電、軍工產(chǎn)品如舵桿、中間軸的內(nèi)孔加工要求相當(dāng)嚴(yán)格(內(nèi)孔表面粗糙度要求Ra=0.8 μm)。在進(jìn)行最后一刀光孔時(shí)，一旦出現(xiàn)竄刀現(xiàn)象，就會(huì)致使零件報(bào)廢。

2實(shí)施方案與理論計(jì)算

機(jī)床鉆桿箱采用絲杠和單絲母?jìng)鲃?dòng)副，絲杠旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鉆桿箱進(jìn)、退刀。當(dāng)絲杠與絲母的正常磨損量超過0.5 mm時(shí)，就會(huì)使加工過程中出現(xiàn)1 mm(絲桿為雙頭)的竄刀量，產(chǎn)品內(nèi)孔的粗糙度就難以保證了。尤其是在關(guān)鍵的最后一刀，上光刀片光里孔時(shí)，內(nèi)孔表面粗糙度與尺寸精度均無法控制。同時(shí)竄刀也會(huì)使刀具損壞，反復(fù)退出鏜桿，更換刀具，耽誤了大量時(shí)間，這種情況下只能走刀100 mm/h～200 mm/h，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)。經(jīng)過理論計(jì)算、分析、討論決定：在鉆桿箱尾部加裝一套絲母B、絲母座體B、彈簧、擋板、拉桿等32個(gè)零部件構(gòu)成的柔性消隙機(jī)構(gòu)，如圖1所示。當(dāng)絲杠絲母磨損出現(xiàn)間隙時(shí)，通過彈簧彈性自動(dòng)補(bǔ)償消除間隙。根據(jù)切削原理計(jì)算最大切削力沿Y軸方向的分力Fy≈3 800 N，用14組彈簧調(diào)整壓縮量h=20 mm，產(chǎn)生F0=14hPS=3 833 N，可以滿足要求。

3加工制作與安裝調(diào)整

3.1加工制作

需要加工絲母座體，鏜絲母座體里孔?120+0.20mm。原絲母外圓?120+0.05mm，留0.15 mm間隙配合，這樣絲母B可以在絲母座體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。絲母通過12 mm×80 mm的鍵實(shí)現(xiàn)周向定位，絲母座體按照絲母行程銑成12 mm×120 mm通鍵槽。在絲母座體的正面，沿著內(nèi)孔局部鉆安裝彈簧的底孔。加工擋板后，所有零部件準(zhǔn)備完成。

3.2安裝調(diào)試

3.2.1絲母B與絲母座體的安裝調(diào)試

首先將14組彈簧安裝到預(yù)鉆的底孔中，將擋板裝在絲母B上后一同裝入絲母座體內(nèi)，裝上定位鍵，如圖2、圖3所示。檢查絲母座體與絲母B相互反復(fù)運(yùn)動(dòng)是否順暢。

3.2.2總裝

將原機(jī)床鉆桿箱的絲杠拆卸下來，將消隙機(jī)構(gòu)安裝在鉆桿箱體后面，調(diào)整中心高，并且保證兩個(gè)絲母A、B的距離是絲杠螺距(20 mm)的整數(shù)倍，調(diào)整調(diào)節(jié)拉桿(見圖2)，使彈簧壓縮到h=20 mm，回裝絲杠，可以同時(shí)旋轉(zhuǎn)通過絲母B、A，定位絲杠后再次調(diào)整放開調(diào)節(jié)拉桿，絲母B反向受力，間隙消除。

圖1　改裝后的機(jī)床外觀圖

圖2　消隙機(jī)構(gòu)示意圖

4效果驗(yàn)證

(1)經(jīng)過6個(gè)月生產(chǎn)實(shí)踐證明：解決了因絲杠、絲母磨損產(chǎn)生間隙引起的竄刀現(xiàn)象，并且走刀平穩(wěn)，能夠達(dá)到300 mm/h ～600 mm/h。

(2)降低了維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了維修成本，減少了使用刀具成本。

通過對(duì)深孔鉆床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，設(shè)計(jì)增加了柔性消隙機(jī)構(gòu)，解決了因絲杠、絲母磨損產(chǎn)生間隙而引起的竄刀現(xiàn)象，切實(shí)提高了機(jī)床加工的可靠性，滿足了關(guān)鍵產(chǎn)品的質(zhì)量需求，提高了機(jī)床的生產(chǎn)效率，降低了成本。

圖3　絲母座體

參考文獻(xiàn)

[1]濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì). 7版. 北京：高等教育出版社，2001.

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[3]劉延柱. 理論力學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社，2001.

編輯陳秀娟

Design and Improvement of the Flexible Anti-backlash Mechanism for Drill Pipe Box Feeding of Deep Hole Drilling Machine

Hui Huaiwei

Abstract：Because of the backlash caused by wearing of screw and nut transmission pair in feeding mechanism of deep hole drilling machine, the phenomenon of channeling knife occurred. By researching and analyzing, anti-backlash scheme has been designed and implemented to avoid the phenomenon of channeling knife.

Key words：deep hole drilling machine; transmission pair; flexible anti-backlash mechanism; channeling knife

收稿日期：2016—02—24

作者簡(jiǎn)介：惠懷偉，電話：13796344473，E-mail:huihuaiwei@126.com

中圖分類號(hào)：TG523

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B