普通機床的距離測量

馬樹軍

(齊重數控裝備股份有限公司，黑龍江 齊齊哈爾161005)

現代數控機床的全閉環控制滿足了人們對機械制造精確度的要求。反饋元件的選擇尤為重要，數控機床上應用較廣泛的是光柵尺和球柵尺，這兩種高精度的反饋原件價格注定非常昂貴。

在粗加工和半精加工中，其惡劣的切削條件和人們對效率的追求使得普通機床的地位無可取代。在普通機床中加裝光柵尺或球柵尺顯然增加了不必要的“巨額”成本，本文介紹一種非常適合普通機床使用的距離測量裝置——計距器。

結構如圖1 所示。工作原理如下:

軸2 上的齒輪沿著床身上的齒條1 嚙合行走，并通過錐齒輪3 與軸4 上的錐齒輪5 嚙合(兩齒輪齒數比24∶29)，將旋轉運動通過聯軸器6 傳遞給軸7，通過軸7 上的輪齒8 與軸11 上的齒輪9 嚙合(兩齒輪齒數比17∶56)，齒輪9 通過接合子10 與軸11 連接，將旋轉運動傳遞給與軸11 連接的大指針16，大指針16 所指表盤25 上的數值與軸2 上的齒輪沿著床身上的齒條1 嚙合行走的距離相對應。以軸2 旋轉一周計算大指針16 的旋轉值約為1/4 周(1 ×(24/29)×(17/56)=0.251232)。

同時，軸11 上的輪齒13 與軸7 上的二聯齒輪18嚙合(兩齒輪齒數比12 ∶60)，二聯齒輪17 與齒輪14嚙合(兩齒輪齒數比24∶48)，齒輪14 把旋轉運動傳遞給與之相連的小指針15，指針15 所指表盤25 上的數值與軸2 上的齒輪沿著床身上的齒條1 嚙合行走的距離相對應。以軸2 旋轉一周計算小指針15 的旋轉值約為1/40 周(1 × (24/29)× (17/56)× (12/60)×(24/48)=0.0251232)。也就是說，大指針旋轉10 周時，小指針旋轉1 周，與齒條嚙合的齒輪直徑為80 mm，其圓周長度為251.3274123 mm。那么表盤外圈分10等份，每份為100 mm，內圈分10 等份每份為1 m，再把外圈的每份分10 格，每格10 mm，內圈的每份分10 格每格100 mm。這樣此計距器可測量10 m 的距離。

當齒輪旋轉40 周時，其行走的距離為40 ×251.3274123 =10053.1 mm。那么理論上測量10 m的距離就產生53.1 mm 的誤差。此裝置的系統誤差還包括齒輪的制造誤差、齒條的制造誤差以及裝配時的調整誤差。

當行走過程中需重新測距或返回后都需要將指針清零。其指針的調整方法為，向里推動軸21，此時鋼球24 將軸21 固定，軸21 推動杠桿23 繞定位軸旋轉，杠桿撥動接合子10 與齒輪9 脫離，同時軸21 上的齒輪22 與軸21 上的齒輪19 嚙合，齒輪19 與二聯齒輪18 嚙合，齒輪18 與軸11 上的輪齒13 嚙合驅動軸11旋轉，使大指針旋轉，二聯齒輪17 與齒輪14 嚙合驅動小指針旋轉，當兩指針均指向0 時調整完畢。此時，拔出軸22，接合子10 通過彈簧的力量與齒輪9 結合，裝置恢復為清零可用狀態。

此種機械傳遞式的距離測量裝置，在國內應用最廣泛的是普通深孔鉆鏜床。由于深孔鉆鏜床加工的工件有時是階梯孔，所以此裝置的清零功能正好滿足加工的需要，使距離的控制變得簡單明了，不必通過計算即可得出直接的數值。它安裝在鉆桿箱上，其行走的齒條1 是鉆桿箱的行走齒條，所以無需增加專用的行走齒條，成本增加非常少，而機構的總重量約為42 kg，對于整個機床而言微乎其微。

國內普通臥式車床的距離顯示多是安裝在工件床身上的標尺，通過尾座相對于標尺的位置確定距離，標尺每根的長度為1 m，根據尾座的行走距離確定標尺的長度，標尺表面進行無光鍍鉻處理，刻線和數字涂黑色。

兩種裝置相比較，計距器完全可以取代標尺安裝在普通臥車的尾座上，其行走的齒條可以是中心架的行走齒條。同樣，其也可以安裝在中心架體上。

［1］隋秀凜，高安邦. 實用機床設計手冊［M］. 北京:機械工業出版社，2010.

［2］唐金松.簡明機械設計手冊［M］.上海:上海科學技術出版社，2009.

［3］《機床設計手冊》編寫組.機床設計手冊:第二冊［M］. 北京:機械工業出版社，1980.

［4］機械設計手冊編委會編.機械設計手冊.1～6 卷新版［M］. 北京:機械工業出版社，2004.