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分析车床横向进给精度保障机构的研究

     CA6140车床横向进给系统在连续的使用过程中,由于磨损等原因,使丝杠与丝母间隙过大,产生轴向窜动,影响进给精度。通过调整可消除丝杠与丝母间的间隙,但实践证明,这种调整方法只消除了丝母的磨损间隙,而没有消除丝杠的磨损间隙。如果按丝杠磨损较大部位调整丝母,则在丝杠磨损较小部位可能因间隙过小而使进给手柄转动太沉。

  经过长期的观察和实践,发现几乎所有的机床都在很大程度上存在着进给机构精度因磨损而严重下降的问题。普通车床的横向进给机构因其使用频繁且承受很大的切削力,所以,磨损程度较其它机床严重,如果能够有效地解决车床的进给精度问题对其它类似的机构都有指导意义。

  几十年来,国内外车床一直采用上述的传统结构,操作者在使用过程中必须经常进行调整,并把这项工作列入一级保养内容。因此,增加了工人的劳动强度,降低了设备的利用率,即使这样也不能很好地保证设备的精度。

  1 常见改进方案及存在问题

  针对普通车床横向进给机构的进给精度问题国内外专家多采用以下三种解决方案。

  在中修或项修过程中,更换新的横向进给丝母。必要时,对横向进给丝杠进行修复,然后再配作丝母,这种办法并没有从根本上解决横向定位精度问题。机床只是在修复后最初阶段能够保障横向进给精度,数月后就进人反复调整阶段.而且加大了维修成本。

  有的专家试图用改进横向进给丝杠支承结构或减小丝杠变形的方法来解决问题。这种方案仅提高了丝杠的刚度,虽然能够间接地减缓丝杠和丝母的磨损,但仍然没有从实质上解决问题。这种方法的缺点是改造的成本和维修费用很大。

  80年代中期,随着电子技术的进步与发展,国内外的专家们纷纷采用数控或数显技术对机床进行改造。采用数控技术改善机床进给机构精度,尤其是采用闭环控制,很好地解决了进给精度问题。但是这种技术改造成本太高,一般企业无法承受。采用数显技术改善机床进给精度的实例在国内比较多,虽然这种方案比数控技术改造投资小,但考虑到投资收益比,也不适合普通车床这类造价较低的设备改造,一般企业仅把这项技术应用于精、大、稀设备的改造,最常见的是造价几十万元的镗铣床改造。

  2 新型精度保障机构的结构原理

  经过多年跟踪国内外机床改造动态和反复实验研究,设计成功一种能够在使用过程中动态自动消除因磨损而产生间隙的丝杠丝母机构,不但可以同时补偿丝杠和丝母的磨损,还可以消除因丝杠弯曲产生的影响,其制作成木与原机构相当,在使用过程中达到了免维护的目的,成功地解决了确保横向进给精度稳定的问题。

  新型横向进给精度保障机构的结构,其原理是:在中拖板3上将原有的双丝母拆下,用铣床在中拖板上按图所示的位置镗出一个阶梯孔,再将衬套2装上,圆柱型对开丝母8可以在衬套内转动并上下移动,调整螺母6和螺栓1,即可改变弹簧7的压力,使对开螺母紧紧夹住丝杠4,从而消除丝杠、丝母之间的因磨损而产生的间隙。当丝杠、丝母在磨损较大部位况合时,圆柱形对开丝母8就在弹簧力的作用下,在衬套内同时向丝杠中心线方向移动,从而达到消除间隙的目的。如果丝母移动到丝杠磨损较小部位处,对开形丝母就逆弹簧力的作用方向在衬套内张开一些,使丝杠、丝母配合运转自如。这种结构的另一个作用就是当丝杠弯曲时,可以使丝母在衬套内作上下移动或转动来消除走刀误差。经过改造的车床在实践使用中达到动态调整的作用,并在数年的运行中保持穗定的横向进给精度达到免维护的目的。

  3 应用实例

  本文所设计的新型横向进给精度保障机构曾在某市汽车工业集团公司机械厂使用,从95年起至今,基本上处于免维护状态,日常使用和一级保养都不必去调整。在大批量生产中,尤其是需要加工不同外圆尺寸的零件时,它具有很高的重复定位精度,误差不超过0.01mm。因此,缩短了每个工序中重复定位对刀时间,显著提高了生产效率和产品质量。近年来,在其它车床上进行同

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