可微調劃針的結構設計與應用

甘永建 黃常春 文新育

（韶關市技師學院，廣東 韶關 512023）

傳統劃針是機加工中使用非常普遍的工具，但沒有微調高度的功能，想達到微調高度只能采用敲擊劃針，此種微調高度的方法是不夠科學，不夠人性化，并且帶來諸多麻煩，如：微調高度不準確，時多時少；劃針易變形降低劃針的壽命等。本文作者根據立柱擺動時，立柱上某固定點的高度會發生微小的變化的原理啟發，對劃針盤立柱可微調擺動的設計與制作實現對劃針高度進行高度微調的目的。

1 技術難度分析

傳統劃針結構簡單，價格低廉，實用性強，但不具有微調功能。常用微調機構有：

（1）螺紋機構①如：千分尺微調機構。螺紋微調機構，此機構必須安裝有螺紋微調機構支架、鎖緊機構等。

（2）齒輪機構②如：帶表游標卡尺。采用齒輪機構必須有齒條、齒輪減速機構、齒輪支架等。這兩種設計思路增加了機構數量、增加了制作成本，使簡單的劃針變復雜了，不利產品的竟爭優勢與產品的普及。作者受到繪制圓弧時，圓弧上的點到達象限點后就會發生改變（變高或變低）的啟發。如果能設計出控制劃針導柱沿某一固定點作微小擺動，則可解決高度微調的難題。本文作者通過螺紋旋轉控制微調杠桿作微小角度轉動，劃針、劃針導柱、微調杠桿三者剛體連接，從而帶動劃針作微小擺動，實現增加劃針微小調節高度的功能。

2 可微調劃針的制作

可微調劃針底座1 采用優質45#鋼加工，粗、精銑底座側邊四面，底座上、下面上磨床加工平整，按圖紙尺寸開槽，保證與可微調支架6 滑動自由。在可微調劃針底座1 側邊鉆孔，用于安裝可微調支架6 定位銷；可微調劃針底座1 前面鉆孔、攻牙，保證與微調支架頂柱間隙配合并滑動自由，最后加工可微調劃針底座1 上面四條邊倒角。可微調支架采用優質45#鋼板，線切割加工外輪廓前上磨床半精加工上、下兩面平整留余量0.2mm，鉆銷釘孔、劃針導柱鎖緊螺釘孔，上端面鉆孔攻牙M6，保證與可微調螺釘2 配合，焠火熱處理，上磨床加工兩側面至尺寸要求。

劃針導柱接頭7，劃針導柱鎖緊螺母5，劃針導柱鎖緊螺釘4 采用優質45#鋼按圖加工而成。劃針導柱鎖緊螺母5，表面滾花深度不低于0.3mm。劃針導柱接頭7 與劃針導柱鎖緊螺釘4為間隙配合。保證能夾緊劃針導柱孔14 的孔位置公差，劃針導柱鎖緊螺釘4 的外圓長度為下偏差，確保能鎖緊劃針導柱14，劃針導柱14 采用?10mm 冷拉型材，高度為300mm，劃針13 采用?6mm 304 不銹鋼型材，劃針13 一頭焊接合金，在砂輪機上粗磨成形后，然后在工具磨床上精加工針尖部分，保證劃針13的兩個針尖與劃針體同心，以提高劃線精度。

劃針導柱夾套10、劃針導柱夾頭11 采用優質35Mn 材料。劃針導柱夾套10，車床加工外形、內孔保證同軸度，之后熱處理，最后線切割開槽，保證夾套有足夠的彈性；劃針導柱夾頭11，在銑床上加工外形，鉆兩個孔至圖紙尺寸，之后熱處理，最后用線切割開槽，保證夾頭有足夠的彈性。劃針鎖緊螺母8、劃針鎖緊螺釘9、劃針夾頭12 采用優質45#鋼加工成形。劃針鎖緊螺母8 滾花深度不低于0.3mm。劃針夾頭12、劃針鎖緊螺釘9保證間隙配合，加工兩個?6mm 的內孔時保證孔的位置精度，確保劃針能同時穿過這兩個內孔。劃針鎖緊螺釘9 大的外圓長度公差取下偏差，安裝劃針時確保能夠夾緊合金頭劃針13。

圖1、2 中：1、可微調劃針底座；2、可微調螺釘；3、可微調支架定位銷；4、劃針導柱鎖緊螺釘；5、劃針導柱鎖緊螺母；6、可微調支架；7、劃針導柱接頭；8、劃針鎖緊螺母；9、劃針鎖緊螺釘；10、劃針導柱夾套；11、劃針導柱夾頭；12、劃針夾頭；13、合金頭劃針；14、劃針導柱；15、彈簧調節螺釘；16、彈簧；17、可微調支架頂柱。

圖1 可微調劃針的結構圖

圖2 可微調劃針底座剖視圖

3 數據分析

合金頭劃針13、劃針導柱14、微調杠桿6 三者為剛體連接，合金頭劃針13 在車床上找正工件時通常安裝高度約為240mm。可微調螺釘2 旋轉一周，可微調支架擺動1.43°，如圖6 所示，劃針高度變化為0.149mm，如圖5 所示。如果可微調螺釘旋轉半周，劃針高度變化為0.074mm，幾十個微米的變化量足夠勝任劃線或在車床卡盤上找正工件的需求，因為劃線的精度一般為0.2mm。當劃針安裝高度低于240mm 時劃針的高度變化比0.149mm 更小，也就是說它的變化量更小，精度更高，相反安裝高度高時它的精度則低。對于常用的劃線是可以勝任的。

圖3 傳統劃針

圖4 可微調劃針

圖5 立柱擺動高度差分析圖

圖6 可微調支架分析圖

4 可微調劃針的使用

使用可微調劃針時先選擇劃針的頭部，對于劃線時選擇合金頭部，在車床上找正工件時選擇劃針的無合金的頭部，調整劃針的大概高度，鎖緊劃針導柱鎖緊螺釘4、劃針鎖緊螺母8。調整劃針高度時需要手動移開可微調劃針，使劃針在工件附近，注意不要碰到工件表面以免碰傷工件表面，旋轉可微調螺釘2一定角度后再移動劃針接近工件，則可對劃針的高度進行微調（可調高也調低）。調整劃針高度時注意劃針不要碰到工件表面，以免碰傷劃針和工件表面。如果工件高度超過或可微調劃針最大高度時，可以改變劃針導柱14 的高度，則可滿足使用要求。

5 可微調劃針的使用效果

5.1 可微調劃針外形美觀，制作過程簡單，符合低成本、高效率的設計原則。

5.2 操作方便，可對劃針進行微小調節高度。

5.3 適用性強，調節范圍大于±6mm。

5.4 可微調劃針的使用，簡化劃針需作微調的操作難度。

5.5 只局限于技工院校金工車間實訓教學和企業機械加工或維修車間使用。

5.6 可微調劃針沒有高度游標尺的實時高度，只有相對高度的變化量，但比高度游標尺造價低很多，用途也廣很多。

可微調劃針的零部件加工是由數控、模具大專畢業班的學生加工、裝配而成，作為畢業實訓項目之一，產品的制造成本相對較高，如果有一定產量時部分零部件可以采用精鑄或粉末治金技術，這樣可以大量降低產品的加工量、加工時間，從而降低產品的成本，利于產品的穩定性及產品的普及。

研發，改良工裝夾具是我院現代制造產業系的優良傳統，可以：（1）提高師生發現問題的能力，在實訓過程真正用腦做事，用心做事。（2）提高師生解決問題的能力，當發現問題后就會去查找相關理論書籍、研究問題，用理論去指導實踐，讓實踐鞏固理論。還可以讓學生們了解工裝夾具在機械加工過程中的重要性，并且參與工裝夾具制作的全過程，掌握相關的機械制圖、劃線、鉆孔、車削、線切割、裝配、工藝等相關知識。（3）對提高學生的自信心、學習能動性非常有幫助，零部件加工出來時由于形、位公差不達標時，產品裝配出了問題時，他們會很自覺、主動去研究問題，解決問題，當產品完成后多數學生有說不出的自豪。該工具成功研發、制作、使用得到了韶關周邊多家企業認同與肯定，創造了經濟效益和社會效益。近幾年我院現代制造產業系的學生受到珠三角多家企業的高度評價。

致謝：本人撰寫論文過程中得到了韶關市技師學院現代制造產業系的華柏江老師和其他協助加工和測試該工具的實訓老師的大力支持。在此表示感謝！