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        普通銑床工作臺(tái)縱向進(jìn)給間隙消除機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

        2022-09-01 15:48:34邱紹虎房開(kāi)拓施允洋王曉華虞洋馬郡
        金屬加工(冷加工) 2022年8期
        關(guān)鍵詞:凸塊齒條工作臺(tái)

        邱紹虎,房開(kāi)拓,施允洋,王曉華,虞洋,馬郡

        宿遷學(xué)院 江蘇宿遷 223800

        1 序言

        銑床銑削方式有順銑和逆銑兩種,逆銑時(shí)銑刀切入過(guò)程與工件之間產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦,刀具易磨損,并使加工表面粗糙度變差,同時(shí)逆銑時(shí)有一個(gè)上抬工件的分力,容易使工件振動(dòng)和工夾具松動(dòng)。采用順銑時(shí),切入前銑刀不與零件產(chǎn)生摩擦,有利于提高刀具壽命、降低表面粗糙度值,銑削時(shí)向下壓的分力有利于增加工件夾持穩(wěn)定性,因此順銑法銑削應(yīng)用較多。但由于進(jìn)給絲杠與螺母之間有間隙,順銑時(shí)工作臺(tái)會(huì)竄動(dòng),從而引起打刀,使切削刃加速磨損甚至崩裂。因此機(jī)床需要通過(guò)消除工作臺(tái)進(jìn)給間隙,從而消除打刀現(xiàn)象。目前為止,普通銑床工作臺(tái)縱向進(jìn)給間隙消除通常有兩種方式:即銑床工作臺(tái)縱向進(jìn)給間隙消除機(jī)構(gòu)和銑床工作臺(tái)縱向進(jìn)給間隙簡(jiǎn)易消除機(jī)構(gòu),下面筆者就這兩種方式作簡(jiǎn)要介紹。

        2 銑床工作臺(tái)縱向進(jìn)給間隙消除機(jī)構(gòu)

        (1)總體介紹 銑床工作臺(tái)縱向進(jìn)給間隙消除機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖1)包括橫滑板、與橫滑板滑動(dòng)聯(lián)接的工作臺(tái),工作臺(tái)傳動(dòng)聯(lián)接一長(zhǎng)絲杠,橫滑板內(nèi)包括凸塊、與凸塊傳動(dòng)聯(lián)接的凸輪、套殼,凸輪內(nèi)部設(shè)一長(zhǎng)內(nèi)六角圓柱頭螺釘,長(zhǎng)內(nèi)六角圓柱頭螺釘端部設(shè)一齒條,齒條傳動(dòng)聯(lián)接一調(diào)節(jié)螺母,長(zhǎng)絲杠插接在調(diào)節(jié)螺母和內(nèi)螺母內(nèi),調(diào)節(jié)螺母和內(nèi)螺母設(shè)置在橫滑板內(nèi)。

        圖1 銑床工作臺(tái)縱向進(jìn)給間隙消除機(jī)構(gòu)

        套殼上設(shè)1個(gè)手柄。凸塊外圈左端面開(kāi)設(shè)兩個(gè)凹槽,套殼端面開(kāi)設(shè)兩個(gè)凸鍵,凸鍵與凹槽配合。凸塊內(nèi)圈左端面開(kāi)設(shè)螺旋面和槽,凸輪右端面開(kāi)設(shè)螺旋面和槽,凸塊內(nèi)圈左端面和凸輪右端面通過(guò)螺旋面相互配合。凸輪左部外圓開(kāi)設(shè)1個(gè)直槽,直槽內(nèi)設(shè)1個(gè)短圓柱銷(xiāo)。凸輪內(nèi)部設(shè)螺紋孔和階梯內(nèi)孔,凸塊內(nèi)部開(kāi)設(shè)1個(gè)內(nèi)孔,長(zhǎng)內(nèi)角螺釘一端設(shè)置在凸輪內(nèi)部,另一端依次穿過(guò)凸輪內(nèi)階梯內(nèi)孔、凸塊內(nèi)部的內(nèi)孔,聯(lián)接在齒條內(nèi)。齒條上設(shè)壓縮彈簧。調(diào)節(jié)螺母外圓與齒條接觸位置設(shè)外齒輪,調(diào)節(jié)螺母與齒條嚙合,當(dāng)加工人員向左右搬動(dòng)手柄時(shí),經(jīng)外套帶動(dòng)凸塊,推動(dòng)凸輪,通過(guò)長(zhǎng)內(nèi)六角圓柱頭螺釘使齒條沿軸向移動(dòng),調(diào)節(jié)螺母隨之轉(zhuǎn)動(dòng),靠近內(nèi)螺母(壓緊長(zhǎng)絲杠)或遠(yuǎn)離內(nèi)螺母(松開(kāi)長(zhǎng)絲杠),長(zhǎng)絲杠和調(diào)節(jié)螺母、內(nèi)螺母之間的間隙也隨著變動(dòng)[1]。

        (2)實(shí)施方式 銑床工作臺(tái)縱向進(jìn)給間隙消除機(jī)構(gòu),包括橫滑板、與橫滑板滑動(dòng)聯(lián)接的工作臺(tái),工作臺(tái)傳動(dòng)聯(lián)接1個(gè)長(zhǎng)絲杠,橫滑板內(nèi)包括凸塊(見(jiàn)圖2)、與凸塊傳動(dòng)聯(lián)接的凸輪、套殼(見(jiàn)圖3),套殼套接在凸輪和凸塊的外側(cè)。凸輪內(nèi)部設(shè)1個(gè)長(zhǎng)內(nèi)六角圓柱頭螺釘,長(zhǎng)內(nèi)六角圓柱頭螺釘端部設(shè)1個(gè)齒條,齒條傳動(dòng)聯(lián)接1個(gè)調(diào)節(jié)螺母,齒條嚙合插接在調(diào)節(jié)螺母內(nèi),調(diào)節(jié)螺母設(shè)置在橫滑板內(nèi)。工作臺(tái)通過(guò)鑲條在橫滑板燕尾槽內(nèi)運(yùn)動(dòng),長(zhǎng)絲杠在調(diào)節(jié)螺母、內(nèi)螺母內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí),工作臺(tái)隨同長(zhǎng)絲杠一起作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。凸塊開(kāi)有內(nèi)孔,凸塊的外圈左端面開(kāi)有兩個(gè)凹槽,內(nèi)圈左端面開(kāi)有螺旋面和槽;套殼端面開(kāi)有兩個(gè)凸鍵,套殼上的兩個(gè)凸鍵剛好穿入凸塊的兩個(gè)凹槽,和凸塊一起轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)套殼與凸塊的傳動(dòng)聯(lián)接,套殼內(nèi)部開(kāi)有盲孔,上部外圓處開(kāi)有一個(gè)中心角為120°的圓弧形槽和一個(gè)螺紋孔,套殼的上部外圓處開(kāi)設(shè)的螺紋孔用于安裝手柄。凸輪左部外圓開(kāi)有直槽,內(nèi)部開(kāi)有螺紋孔和階梯內(nèi)孔,右端面開(kāi)有螺旋面和槽,凸輪開(kāi)設(shè)的螺旋面和凸塊內(nèi)圈左端面的螺旋面配合,相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可作軸向運(yùn)動(dòng)。調(diào)節(jié)螺母上設(shè)瓦蓋,調(diào)節(jié)螺母可在瓦蓋和橫滑板孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),調(diào)節(jié)螺母內(nèi)部開(kāi)有T型螺紋,和長(zhǎng)絲杠配合,調(diào)節(jié)螺母外部加工成齒輪,齒條右端外圓銑出齒部,穿入橫滑板內(nèi)孔,和調(diào)節(jié)螺母外部加工的齒輪配合,齒條的軸向移動(dòng)可帶動(dòng)調(diào)節(jié)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)。瓦蓋內(nèi)還設(shè)內(nèi)螺母,內(nèi)螺母外圓設(shè)外套,內(nèi)螺母內(nèi)部開(kāi)有T型螺紋,內(nèi)螺母外圓緊配于外套內(nèi)部,內(nèi)螺母和外套固定為一個(gè)整體,做為固定螺母,當(dāng)調(diào)節(jié)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),二者相對(duì)軸向靠近或遠(yuǎn)離移動(dòng),產(chǎn)生壓緊或放松長(zhǎng)絲杠,才能使長(zhǎng)絲杠和調(diào)節(jié)螺母、內(nèi)螺母間隙變動(dòng)。瓦蓋通過(guò)4顆短內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定于橫滑板內(nèi),并通過(guò)2顆圓錐銷(xiāo)定位,其內(nèi)孔壓緊外套,并通過(guò)2顆長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)定位外套。

        圖2 凸塊

        圖3 套殼

        長(zhǎng)內(nèi)六角圓柱頭螺釘還設(shè)墊,墊放在橫滑板內(nèi)孔中,外圓開(kāi)孔,通過(guò)開(kāi)槽圓柱頭螺釘定位,長(zhǎng)內(nèi)六角圓柱頭螺釘,穿過(guò)凸輪、凸塊、墊的內(nèi)孔,螺紋旋入齒條內(nèi)螺紋,并通過(guò)螺塞固定,壓縮彈簧內(nèi)圈穿過(guò)齒條左端外圓,右端緊靠齒條中部臺(tái)階面,左端靠緊墊的右端面;短圓柱銷(xiāo)是帶有內(nèi)螺紋的,上部裝入橫滑板孔內(nèi),中部裝入套殼的圓弧形槽,使套殼可做120°回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),下部裝入凸輪左部外圓的直槽內(nèi),使凸輪不能轉(zhuǎn)動(dòng),只能沿軸向移動(dòng)。

        (3)使用過(guò)程 首先,機(jī)床生產(chǎn)廠家裝配技術(shù)人員,轉(zhuǎn)動(dòng)長(zhǎng)內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)胶线m位置,帶動(dòng)齒條左右運(yùn)動(dòng),經(jīng)套殼帶動(dòng)凸塊轉(zhuǎn)動(dòng),通過(guò)螺旋面推動(dòng)凸輪。由于凸輪被短圓柱銷(xiāo)限制,不能轉(zhuǎn)動(dòng),因此只能軸向移動(dòng),通過(guò)長(zhǎng)內(nèi)六角圓柱頭螺釘使齒條沿軸向移動(dòng),調(diào)節(jié)螺母隨之轉(zhuǎn)動(dòng),長(zhǎng)絲杠和調(diào)節(jié)螺母、內(nèi)螺母之間的間隙也隨著變動(dòng),同時(shí)壓縮彈簧時(shí)時(shí)刻刻頂緊齒條臺(tái)階面,也使其他零件緊靠在一起。轉(zhuǎn)動(dòng)長(zhǎng)內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)脑瓌t是,當(dāng)手柄搬到最左端時(shí),長(zhǎng)絲杠的手輪轉(zhuǎn)動(dòng)力為60N,刻度盤(pán)的空程量為2格,當(dāng)滿足此要求時(shí),擰緊螺塞。當(dāng)機(jī)床使用時(shí)間較長(zhǎng),間隙較大,不能滿足順銑要求時(shí),加工人員或者機(jī)床維修人員,拔出短圓柱銷(xiāo),取出套殼,擰出螺塞,然后按上面的調(diào)整步驟調(diào)整,最后裝入套殼和短圓柱銷(xiāo)。

        其次,加工人員根據(jù)切削刃方向安裝好工件和刀具,確定好采用順銑加工還是逆銑加工。由于長(zhǎng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)工作臺(tái)做縱向移動(dòng),從移動(dòng)原理來(lái)看,以某一狀態(tài)為例,長(zhǎng)絲杠上的T型螺紋邊界共有兩個(gè),兩個(gè)邊界之間的間距就是螺距,在兩個(gè)螺紋邊界直接插接一個(gè)受力點(diǎn),所述受力點(diǎn)為移動(dòng)工作臺(tái)上的主要受力點(diǎn),通過(guò)旋轉(zhuǎn)絲杠,絲杠上螺紋邊界上的力的一個(gè)矢量分力推著工作臺(tái)上的受力點(diǎn),此時(shí)其中一個(gè)螺紋邊界為施力邊界。當(dāng)采用順銑加工時(shí),加工人員將手柄搬到最左端,經(jīng)套殼帶動(dòng)凸塊,推動(dòng)凸輪,凸塊和凸輪在螺旋面底部結(jié)合,通過(guò)長(zhǎng)內(nèi)六角圓柱頭螺釘使齒條沿軸向右移動(dòng),調(diào)節(jié)螺母隨之逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),沿長(zhǎng)絲杠軸向內(nèi)螺母做靠近方向運(yùn)動(dòng),壓緊長(zhǎng)絲杠,長(zhǎng)絲杠和調(diào)節(jié)螺母、內(nèi)螺母之間的間隙變小。當(dāng)采用逆銑加工時(shí),加工人員將手柄搬到最右端,經(jīng)套殼帶動(dòng)凸塊,推動(dòng)凸輪,凸塊和凸輪在螺旋面頂部結(jié)合,通過(guò)長(zhǎng)內(nèi)六角圓柱頭螺釘使齒條沿軸向左移動(dòng),調(diào)節(jié)螺母隨之順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),沿長(zhǎng)絲杠軸向遠(yuǎn)離內(nèi)螺母方向運(yùn)動(dòng),放松長(zhǎng)絲杠,長(zhǎng)絲杠和調(diào)節(jié)螺母、內(nèi)螺母之間的間隙變大。

        最后,開(kāi)始銑削加工。

        3 銑床工作臺(tái)縱向進(jìn)給間隙簡(jiǎn)易消除機(jī)構(gòu)

        (1)總體介紹 銑床縱向絲杠螺母間隙簡(jiǎn)易消除機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖4),包括縱向絲杠,縱向絲杠上設(shè)螺母座,螺母座內(nèi)設(shè)有左螺母、右螺母,縱向絲杠可在左螺母、右螺母內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),左螺母通過(guò)緊定螺釘固定,右螺母通過(guò)平鍵和左螺母聯(lián)結(jié),右螺母通過(guò)左圓螺母聯(lián)接在螺母座內(nèi),左圓螺母右側(cè)設(shè)止退墊圈,止退墊圈右側(cè)設(shè)右圓螺母,通過(guò)安裝縱向絲杠、螺母座、緊定螺釘、左螺母、平鍵、右螺母、左圓螺母、止退墊圈和右圓螺母,加工人員松開(kāi)止退墊圈,旋轉(zhuǎn)左圓螺母、右圓螺母,使右螺母沿軸向移動(dòng),縱向絲杠和左螺母、右螺母間隙也隨著變動(dòng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)消除間隙的目的[2]。

        圖4 銑床工作臺(tái)縱向進(jìn)給間隙簡(jiǎn)易消除機(jī)構(gòu)

        (2)實(shí)施方式 銑床縱向絲杠螺母間隙簡(jiǎn)易消除機(jī)構(gòu),包括縱向絲杠、螺母座、緊定螺釘、左螺母、平鍵、右螺母、左圓螺母、止退墊圈和右圓螺母??v向絲杠上設(shè)螺母座,螺母座內(nèi)設(shè)有左螺母、右螺母,縱向絲杠可在左螺母、右螺母內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),左螺母通過(guò)緊定螺釘固定,右螺母通過(guò)平鍵和左螺母聯(lián)結(jié),右螺母通過(guò)左圓螺母聯(lián)接在螺母座內(nèi),左圓螺母右側(cè)設(shè)止退墊圈,止退墊圈右側(cè)設(shè)右圓螺母。左螺母、右螺母一起加工,外圓面中部銑有鍵槽,完工后從鍵槽中部銑削成兩部分,左螺母、右螺母裝在螺母座內(nèi),右螺母只能在螺母座內(nèi)做軸向移動(dòng),并通過(guò)左圓螺母固定在螺母座內(nèi)。右螺母右端開(kāi)有外螺紋,并加工有螺紋槽,止退墊圈和右圓螺母裝在右螺母外螺紋處,并緊后起到防松作用。止退墊圈的內(nèi)孔和外圓處各設(shè)置凸起,止退墊圈內(nèi)孔的凸起部分裝入右螺母的螺紋槽內(nèi),外圓的凸起部分折彎入右圓螺母的圓周槽內(nèi)。左螺母和右螺母材質(zhì)為銅[3]。

        (3)使用過(guò)程 首先,機(jī)床生產(chǎn)廠家裝配技術(shù)人員將平鍵裝入左螺母、右螺母內(nèi)。將左螺母、右螺母裝入螺母座內(nèi),擰緊緊定螺釘固定左螺母。

        其次,將左圓螺母、止退墊圈、右圓螺母依次裝入右螺母外螺紋處,旋轉(zhuǎn)左圓螺母至縱向絲杠所需要的間隙,再并緊右圓螺母、合上止退墊圈。當(dāng)銑床使用時(shí)間太長(zhǎng),絲杠和絲母之間產(chǎn)生不均勻磨損,即其間隙不均勻,縱向絲杠螺母間隙過(guò)大時(shí),松開(kāi)止退墊圈,旋轉(zhuǎn)左圓螺母、右圓螺母,使右螺母沿軸向移動(dòng)到所需間隙,再并緊右圓螺母,合上止退墊圈。

        再次,加工人員根據(jù)切削刃方向安裝好工件和刀具,確定好采用順銑加工還是逆銑加工。

        最后,開(kāi)始銑削加工。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        本文是一篇專利文章,介紹了兩種銑床縱向絲杠螺母間隙消除機(jī)構(gòu):一種是彈簧凸輪組合,利用彈力消除間隙;另一種是兩半螺母組合,利用平鍵限制螺母旋轉(zhuǎn),螺母軸向移動(dòng)消除間隙。兩種間隙消除機(jī)構(gòu)實(shí)用性都比較強(qiáng),對(duì)銑床生產(chǎn)廠家及其使用人員有很好的參考價(jià)值。

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