大型内球面自动镗杆

■九三学社赣州市委会 （江西 341000） 陈亨桦

大型内球面自动镗杆

■九三学社赣州市委会 （江西 341000） 陈亨桦

摘要：在没有立式车床，也没有镗床，只有卧式车床的条件下，无法完成对球磨机轴承座的加工，故设计了一个自动走刀内球面镗杆，在卧式车床上将其加工完成。

在原单位机修厂工作时，曾经接到为水泥厂做一个球磨机轴承座的任务，球磨机轴承座是一个调心轴承，形状为内球面，尺寸比较大。当时厂内没有立式车床，也没有镗床，只有卧式车床。卧式车床上加工零件的进刀，有手动和机动，并且都是横向和纵向进刀。在车床上车内球面，可以横向和纵向手动进刀；也可以用专用工具来加工。但是球磨机轴承座尺寸太大，在卧式车床上转不过来，无法完成。因此设计了一个自动走刀内球面镗杆，在卧式车床上将其加工完成。镗杆的结构如图1所示。

图1　自动走刀内球面镗杆

要实现自动走刀，就要有动力，车床上的光杆和丝杆都用不上，唯一能用的动力就是主轴（见图2）。这个传动机构有点复杂，动力从主轴到镗杆，再经齿轮Z1传到回归轮系Z1、Z2、Z3及Z4；又传到差动轮系Z4、太阳轮Za、行星齿轮Zg及导杆H；再由行星齿轮Zg传到T20×4的丝杆；丝杆带动十字丝母，十字丝母带动刀杆。行星齿轮Zg、导杆H、丝杆、十字丝母及刀杆与镗杆一起做旋转运动，刀尖做螺旋形旋转运动进行切削。

图2　传动系统图

1. 十字丝母的轴向移动距离

动力来自镗杆，但是计算要从刀杆开始，在满足走刀量S的情况下，计算速度比和齿轮齿数。设工件内球面的半径为R，丝杆的螺距为t，丝杆与镗杆中心的距离为L，镗杆每转一圈，走刀量为S，十字丝母的轴向移动距离为S1。如图3所示，为了计算的方便，将S视为直线，就出现两个相似三角形。则有

十字丝母轴向移动距离

走刀量S的大小在整个切削过程中有些变化，但是变化不大（若将刀杆、丝杆及螺母改为扇形蜗轮和蜗杆，走刀将是均匀的）。

图3　十字螺母与刀杆走刀运动关系图

2. 十字丝母沿丝杆轴向移动的速度V1

因为丝杆的转速等于行星齿轮的转速ng，则

因为丝杆和丝母一起绕镗杆

的轴心旋转，要满足丝母轴向运动的要求，丝杆的转速必须比丝母转速大（或小于，小则切削方向相反）。设丝杆螺距是t，镗杆的转速为n，一个螺距代表一转，则

丝杆与行星轮（Zg）的转速为ng

行星轮与镗杆的转速比为：由公式（4）和（1）得

定轴回归轮系的转动比为

差动轮系的转动比为

由上面的公式可得

有两台球磨机轴承，内球面D=2R=480mm，将工件固定在卧式车床床身上，镗杆夹在主轴和尾座中间（若不用车床，只须用轴承支承镗杆，电机减速后直接用皮带传动即可）。

取：L=150mm，丝杆T20×4；在手册上查出走刀量S=0.16mm/r。

由公式（5）得

行星齿轮和丝杆转41圈，镗杆转40圈，每转40圈比镗杆多转一圈。

取Zg=80，Za=70，m=2（齿轮的齿数多少，与凑结构尺寸有关）。

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，经验算，符合装配要求。

粗加工时，采用24r/min的镗杆转速，精加工时采用8～12r/min的镗杆转速。在车床上镗削出的球磨机轴承尺寸、表面粗糙度值完全符合要求。

应注意的是，刀杆在镗杆内转动灵活，间隙不能太大。工件要正好，使其中心与镗杆、刀杆的中心相重合。

收稿日期：（20150210）