大型內球面自動鏜桿

■九三學社贛州市委會 （江西 341000） 陳亨樺

大型內球面自動鏜桿

■九三學社贛州市委會 （江西 341000） 陳亨樺

摘要：在沒有立式車床，也沒有鏜床，只有臥式車床的條件下，無法完成對球磨機軸承座的加工，故設計了一個自動走刀內球面鏜桿，在臥式車床上將其加工完成。

在原單位機修廠工作時，曾經接到為水泥廠做一個球磨機軸承座的任務，球磨機軸承座是一個調心軸承，形狀為內球面，尺寸比較大。當時廠內沒有立式車床，也沒有鏜床，只有臥式車床。臥式車床上加工零件的進刀，有手動和機動，并且都是橫向和縱向進刀。在車床上車內球面，可以橫向和縱向手動進刀；也可以用專用工具來加工。但是球磨機軸承座尺寸太大，在臥式車床上轉不過來，無法完成。因此設計了一個自動走刀內球面鏜桿，在臥式車床上將其加工完成。鏜桿的結構如圖1所示。

圖1　自動走刀內球面鏜桿

要實現自動走刀，就要有動力，車床上的光桿和絲桿都用不上，唯一能用的動力就是主軸（見圖2）。這個傳動機構有點復雜，動力從主軸到鏜桿，再經齒輪Z1傳到回歸輪系Z1、Z2、Z3及Z4；又傳到差動輪系Z4、太陽輪Za、行星齒輪Zg及導桿H；再由行星齒輪Zg傳到T20×4的絲桿；絲桿帶動十字絲母，十字絲母帶動刀桿。行星齒輪Zg、導桿H、絲桿、十字絲母及刀桿與鏜桿一起做旋轉運動，刀尖做螺旋形旋轉運動進行切削。

圖2　傳動系統圖

1. 十字絲母的軸向移動距離

動力來自鏜桿，但是計算要從刀桿開始，在滿足走刀量S的情況下，計算速度比和齒輪齒數。設工件內球面的半徑為R，絲桿的螺距為t，絲桿與鏜桿中心的距離為L，鏜桿每轉一圈，走刀量為S，十字絲母的軸向移動距離為S1。如圖3所示，為了計算的方便，將S視為直線，就出現兩個相似三角形。則有

十字絲母軸向移動距離

走刀量S的大小在整個切削過程中有些變化，但是變化不大（若將刀桿、絲桿及螺母改為扇形蝸輪和蝸桿，走刀將是均勻的）。

圖3　十字螺母與刀桿走刀運動關系圖

2. 十字絲母沿絲桿軸向移動的速度V1

因為絲桿的轉速等于行星齒輪的轉速ng，則

因為絲桿和絲母一起繞鏜桿

的軸心旋轉，要滿足絲母軸向運動的要求，絲桿的轉速必須比絲母轉速大（或小于，小則切削方向相反）。設絲桿螺距是t，鏜桿的轉速為n，一個螺距代表一轉，則

絲桿與行星輪（Zg）的轉速為ng

行星輪與鏜桿的轉速比為：由公式（4）和（1）得

定軸回歸輪系的轉動比為

差動輪系的轉動比為

由上面的公式可得

有兩臺球磨機軸承，內球面D=2R=480mm，將工件固定在臥式車床床身上，鏜桿夾在主軸和尾座中間（若不用車床，只須用軸承支承鏜桿，電機減速后直接用皮帶傳動即可）。

取：L=150mm，絲桿T20×4；在手冊上查出走刀量S=0.16mm/r。

由公式（5）得

行星齒輪和絲桿轉41圈，鏜桿轉40圈，每轉40圈比鏜桿多轉一圈。

取Zg=80，Za=70，m=2（齒輪的齒數多少，與湊結構尺寸有關）。

由公式（7）得

由公式（8）得

由公式（6）得

所以，Z1= Z2=69，Z3=68，Z4= Za=70，Zg=80，m=2，經驗算，符合裝配要求。

粗加工時，采用24r/min的鏜桿轉速，精加工時采用8～12r/min的鏜桿轉速。在車床上鏜削出的球磨機軸承尺寸、表面粗糙度值完全符合要求。

應注意的是，刀桿在鏜桿內轉動靈活，間隙不能太大。工件要正好，使其中心與鏜桿、刀桿的中心相重合。

收稿日期：（20150210）