手動平面磨床進刀機構改造

高洪浩

（威海華東重工有限公司技術中心，威海 264200）

手動平面磨床進刀機構改造

高洪浩

（威海華東重工有限公司技術中心，威海 264200）

本文介紹了在手動平面磨床改造中使用液壓驅動棘輪機構作為自動進刀機構的方案及應用。

手動平面 磨床液壓 進刀機構 棘輪機構 液壓驅動

1 現有設備結構介紹分析及用戶要求

某用戶反應其公司現有的一臺立柱移動式平面磨床其它機構滿足生產要求但由于進刀采用手動進給而產生人工操作誤差及加工效率低的情況需進行改造。如圖1為現有設備的磨頭運動傳動鏈結構簡圖。圖2為現有設備的手動進刀機構結構圖。

此設備磨頭沿立柱導軌上下移動，快速升降電機（普通電機，軸上固定蝸桿）固定于立柱內部；與電機軸上蝸桿配合渦輪（內部加工梯形螺紋亦是絲桿螺母）固定于立柱內腔上部只可作旋轉運動；絲桿為梯形絲桿其下部固定于磨頭上，絲桿尾端固定蝸輪；進刀手輪座固定于磨頭上，傳動軸末端固定蝸桿。其磨頭上下快速移動通過快速升降電機驅動快進蝸桿—蝸輪機構旋轉促使絲桿上下移動帶動磨頭運動，加工進刀時只能依靠轉動進刀手輪通過手動蝸桿—蝸輪機構旋轉絲桿使絲桿移動帶動磨頭運動實現進刀，進刀量需對照手輪上刻度進行。從以上機構分析可知此設備進刀采用人工操作導致加工效率低、易產生誤差。

根據設備現有機械結構及現場加工要求經過溝通后用戶提出如下改造要求：增加一自動進刀機構，進刀量滿足0.005～0.04mm之間。

圖1 磨頭運動傳動鏈結構簡圖

圖2 手動進刀機構結構圖

2 自動進刀機構改造方案

通過圖1及圖2對此設備現有結構及各種機構對比分析發現在進刀手輪前部增加一液壓驅動的棘輪-棘爪間歇運動機構箱帶動原有手動傳動軸旋轉實現自動進刀方式進行改造設計是最經濟可行的方案。經過測繪現有設備相關零件及計算分析后改造完成的自動進刀機構結構圖如圖3及圖4所示。

圖3 自動進刀機構結構圖Ⅰ

圖4 自動進刀機構結構圖Ⅱ（A-A剖視圖）

圖中棘輪12用鍵固定于手動傳動軸7上，轉臂13活套于傳動軸上可繞手動傳動軸轉動，轉臂一側與驅動油缸活塞桿18通過17鉸鏈聯接，轉臂另一側與棘爪15聯接，棘爪通過棘爪拉緊彈簧14拉緊與棘輪配合，活塞桿向下為進刀，活塞桿向下行程通過調整螺釘21預先調整為定值所以擺臂的往復轉角為定值，棘爪的起始位置及往復行程亦為定值，活塞桿—轉臂—棘輪機構—手動傳動軸構成進刀機構。進刀調整旋鈕22上刻有進刀量刻度值，限位板16固定于齒輪對24一齒輪上，進刀調整旋鈕通過齒輪對調整限位板16的位置構成進刀量控制機構，限位板16的不同位置（即遮擋棘輪的齒數多少）決定了棘輪、棘爪開始嚙合位置從而控制棘輪帶動手動傳動軸轉過角度達到控制進刀量的要求。需進刀時先轉動進刀調整旋鈕到所需進刀量標明刻度后啟動控制面板“進刀”按鈕，液壓缸上側進油，活塞桿18帶動轉臂旋轉通過棘輪—棘爪帶動棘輪12并手動傳動軸7的轉動完成進刀動作；進刀完成后液壓缸下側立即進油活塞桿帶動轉臂及棘爪旋轉進行復位（轉臂處于水平位置）。

3 機構中主要參數確定方法及機構調整方法

（1）棘輪齒數確定。根據圖1中設備傳動機構中所標參數知手輪轉動一周磨頭縱向移動量L=1×（1/10）× 5=0.5mm。如滿足客戶要求進刀量0.005～0.04mm可知棘輪需帶動手動傳動軸旋轉1/100～8/100周，則此棘輪小分度值為1/100。所以確定棘輪的齒數為100齒，其每次進刀時棘爪撥動棘輪轉過的齒數為1～8齒方能滿足要求。

（2）活塞桿行程H確定。根據圖3自動進刀方案結構簡圖可知轉臂13長度可確定為L，轉臂兩極限位置夾角根據齒棘輪及需轉過1到8齒可確定為θ，則H1=L× Sinaθ，鉸鏈17的長度由于較短可認為忽略不計則活塞桿行程H≈H1。

（3）進刀調整旋鈕刻度的及限位板的確定。進刀調整旋鈕的刻度值應介于0～0.04mm之間滿足客戶要求進刀量0.005～0.04mm要求，現設備根據磨床磨削特點定為0、5、10、15、20、30、40檔，單位為1/1000mm。在分別轉動調整旋鈕帶動限位板運動到以上各檔位時限位板可遮擋棘輪的齒數應為（從棘爪初始位置算起）：0檔時8齒（在轉臂極限位置θ角內棘輪、棘爪不嚙合）；5檔時7齒；10檔時6齒；15檔時5齒；20檔時4齒；30檔時2齒；40檔時棘爪從初始位置就與棘輪嚙合轉過θ角到極限位置。

（4）自動進刀機構調整方法。機構首次或長時間用后進刀不準確需做如下調整：

將進刀調整旋鈕22上刻度數字“5”與旋鈕標尺盤23上的刻線“l”對齊，千分表表座吸與磨頭處，表頭壓于工作臺上，點動進刀觀察千分表，若進刀量大于0.005㎜則順時針方向調整螺釘2，反之則逆時針調整螺釘2，直到每次進刀量等于0.005㎜后鎖緊螺母3。調整后的最小進刀量為0.005㎜。