車床進給箱英制傳動系統(tǒng)優(yōu)化設計*

何曉東，張海強，黃玉明

(天水星火機床有限責任公司，甘肅 天水 741024)

0 引 言

普通臥式車床進給箱是臥式車床中一個主要部件，其功能主要是實現(xiàn)一定級數(shù)進給量的變換和各種螺紋螺距的變換，從而完成各種螺紋螺距的加工。英制螺紋、模數(shù)螺紋、徑節(jié)螺紋存在π、25.4和25.4π等特殊因子，這些特殊因子是通過變換進給箱內(nèi)不同傳動齒輪副來實現(xiàn)，由于這些特殊因子不是整數(shù)倍關系，所以，齒輪傳動副的傳動精度將直接影響車削不同螺紋螺距的精度。筆者公司生產(chǎn)的CHOLET550普通臥式主要銷售歐洲市場，其車削螺紋以英制螺紋居多，為了提高市場占有率，對進給箱不做大的變動，采用優(yōu)化設計英制螺紋傳動鏈，來實現(xiàn)精密級英制螺紋的車削加工，同時細化了進給量，更好的滿足用戶的使用要求。

1 車床進給箱概述

普通臥式車床進給箱中，變換螺紋種類機構是螺紋傳動鏈中最主要的組成部分，其螺紋加工的傳動鏈，由下列主要機構組成，如圖1：Uk為擴大螺紋機構；Ud為定比傳動副；Uh為換向機構；Ug為掛輪裝置；Uj為基本螺距(基本組)機構；Uz為增倍(增本組)機構；Uy為移換機構；Uw為螺紋種數(shù)變換機構；Ut為特殊因子傳動比；Us為絲光杠轉換機構。

圖1 CHOLET550車床傳動路線

2 英制螺紋傳動系統(tǒng)的設計優(yōu)化

2.1 各種螺紋的公稱參數(shù)及其螺距

為了便于對英制螺紋傳動系統(tǒng)的設計與計算，先對各種螺紋公稱參數(shù)的基本規(guī)律作一概括的分析,如表1所列。

表1 各種螺紋的公稱參數(shù)及其螺距

從表1中看出,常用的四種螺紋的螺距值之間有如下的關系:公制和英制螺紋之間、模數(shù)和徑節(jié)之間，有倒數(shù)和特殊因子25.4的關系。公制和模數(shù)螺紋之間、英制和徑節(jié)之間，有特殊因子π的關系。

上述倒數(shù)關系和特殊因子25.4和π的關系，都要在設計螺紋傳動系統(tǒng)時予以解決[1]。

2.2 英制螺紋傳動系統(tǒng)的運動平衡式

根據(jù)圖1 CHOLET550車床傳動系統(tǒng)列出英制螺紋傳動系統(tǒng)的運動平衡式如下[2]：

1轉(主軸)×Ut·Uj·Uz·Uk·(25.4/n)

=S(mm)

式中:t為絲杠導程(mm)；n為英制絲杠的每英吋牙數(shù)(t/in)；S為工件導程(mm)；Ut為特殊因子傳動比。

設Ut=Ud·Un·Ug·Uy·Uw

2.3 英制螺紋的螺距計算

英制螺紋的螺距計算，根據(jù)CHOLET550車床傳動路線導出英制傳動路線的平衡式，目的是解決特殊因子24.5的誤差太低的問題。

英制螺紋傳動路線的運動平衡式：

2.4 英制傳動鏈的精度計算

注：英國規(guī)定1吋=25.399 956 mm，見《德英機床詞典》。一般計算常用1吋=25.4 mm。

上式中0.018是GB4021《精密車床精度》標準中P3項的規(guī)定:在300 mm長度螺紋上測量的螺距誤差為0.018 mm。

顯而易見,原基型進給箱的英制與徑節(jié)等傳動鏈系統(tǒng)的精度是不能滿足標準規(guī)定的螺距誤差為0.018 mm的要求。

為了達到標準的規(guī)定,認真地分析了5臺普通車床的進給箱和掛輪部分(見表2)從理論上找出了提高25.4特殊因子的辦法，如圖2所示。

圖2 車床傳動路線簡化圖1、2、3、4、5、6：齒輪

表2 25.4設計值及其誤差值比較表

2.5 英制傳動鏈優(yōu)化設計

若滿足上述精密級標準規(guī)定，對進給箱不做大的變動，只需優(yōu)化齒輪副的傳動比，如圖2所示。將圖2中的齒輪做如下改動：

掛輪機構Ug中，將1齒輪80×2改為95×2；

移換機構Uy中，將2齒輪45×1.585改為31×2.5；

將3齒輪62×1.585改為37×2.5；

將4齒輪35×1.75改為36×1.75；

將5齒輪35×2.388改為38×2.388；

將6齒輪36×2.388改為32×2.388。

其中：5齒輪、6齒輪改動使為了提高模數(shù)螺紋系統(tǒng)的特殊因子“π”而改進設計的，此處不做詳細敘述。

3 結 論

通過設計優(yōu)化后的進給傳動鏈，設計、制造成本沒有增加，而且得到以下幾個優(yōu)點：

(2) 英制路線傳動鏈的精度，由每300 mm長度上的誤差0.038 39 mm提高到0.003 3 mm。

(3) 在結構不變的前提下，優(yōu)化英制系統(tǒng)傳動鏈，使普通級車床達到車削精度級英制螺紋，提高了機床的加工精度。