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)

邱紹虎，房開拓，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)給間隙簡易消除機(jī)構(gòu)，下面筆者就這兩種方式作簡要介紹。

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)一長內(nèi)六角圓柱頭螺釘，長內(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。凸塊外圈左端面開設(shè)兩個(gè)凹槽，套殼端面開設(shè)兩個(gè)凸鍵，凸鍵與凹槽配合。凸塊內(nèi)圈左端面開設(shè)螺旋面和槽，凸輪右端面開設(shè)螺旋面和槽，凸塊內(nèi)圈左端面和凸輪右端面通過螺旋面相互配合。凸輪左部外圓開設(shè)1個(gè)直槽，直槽內(nèi)設(shè)1個(gè)短圓柱銷。凸輪內(nèi)部設(shè)螺紋孔和階梯內(nèi)孔，凸塊內(nèi)部開設(shè)1個(gè)內(nèi)孔，長內(nèi)角螺釘一端設(shè)置在凸輪內(nèi)部，另一端依次穿過凸輪內(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，通過長內(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（壓緊長絲杠）或遠(yuǎn)離內(nèi)螺母（松開長絲杠），長絲杠和調(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)長絲杠，橫滑板內(nèi)包括凸塊（見圖2）、與凸塊傳動(dòng)聯(lián)接的凸輪、套殼（見圖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)長內(nèi)六角圓柱頭螺釘，長內(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)通過鑲條在橫滑板燕尾槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，長絲杠在調(diào)節(jié)螺母、內(nèi)螺母內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，工作臺(tái)隨同長絲杠一起作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。凸塊開有內(nèi)孔，凸塊的外圈左端面開有兩個(gè)凹槽，內(nèi)圈左端面開有螺旋面和槽；套殼端面開有兩個(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)部開有盲孔，上部外圓處開有一個(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設(shè)的螺紋孔用于安裝手柄。凸輪左部外圓開有直槽，內(nèi)部開有螺紋孔和階梯內(nèi)孔，右端面開有螺旋面和槽，凸輪開設(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)部開有T型螺紋，和長絲杠配合，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)生壓緊或放松長絲杠，才能使長絲杠和調(diào)節(jié)螺母、內(nèi)螺母間隙變動(dòng)。瓦蓋通過4顆短內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定于橫滑板內(nèi)，并通過2顆圓錐銷定位，其內(nèi)孔壓緊外套，并通過2顆長圓柱銷定位外套。

圖2 凸塊

圖3 套殼

長內(nèi)六角圓柱頭螺釘還設(shè)墊，墊放在橫滑板內(nèi)孔中，外圓開孔，通過開槽圓柱頭螺釘定位，長內(nèi)六角圓柱頭螺釘，穿過凸輪、凸塊、墊的內(nèi)孔，螺紋旋入齒條內(nèi)螺紋，并通過螺塞固定，壓縮彈簧內(nèi)圈穿過齒條左端外圓，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）使用過程 首先，機(jī)床生產(chǎn)廠家裝配技術(shù)人員，轉(zhuǎn)動(dòng)長內(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)，通過螺旋面推動(dòng)凸輪。由于凸輪被短圓柱銷限制，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，因此只能軸向移動(dòng)，通過長內(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)，長絲杠的手輪轉(zhuǎn)動(dòng)力為60N，刻度盤的空程量為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，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，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。

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)原理來看，以某一狀態(tài)為例，長絲杠上的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，通過長內(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)，沿長絲杠軸向內(nèi)螺母做靠近方向運(yùn)動(dòng)，壓緊長絲杠，長絲杠和調(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，通過長內(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)，沿長絲杠軸向遠(yuǎn)離內(nèi)螺母方向運(yùn)動(dòng)，放松長絲杠，長絲杠和調(diào)節(jié)螺母、內(nèi)螺母之間的間隙變大。

最后，開始銑削加工。

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

（1）總體介紹 銑床縱向絲杠螺母間隙簡易消除機(jī)構(gòu)（見圖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)，左螺母通過緊定螺釘固定，右螺母通過平鍵和左螺母聯(lián)結(jié)，右螺母通過左圓螺母聯(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)給間隙簡易消除機(jī)構(gòu)

（2）實(shí)施方式 銑床縱向絲杠螺母間隙簡易消除機(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。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)，左螺母通過緊定螺釘固定，右螺母通過平鍵和左螺母聯(lián)結(jié)，右螺母通過左圓螺母聯(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)，并通過左圓螺母固定在螺母座內(nèi)。右螺母右端開有外螺紋，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，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大時(shí)，松開止退墊圈，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，開始銑削加工。

4 結(jié)束語

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。