牛頭刨床刀架上下移動分析與改進

摘 要：本文根據實際工作實踐，結合相關技術文件，分析牛頭刨床刀架上下移動的原因及對加工工件質量的影響，并對刀架機構進行改進，確保加工質量，避免事故發生。

關鍵詞：牛頭刨床 刀架 絲桿 螺母 間隙 加工質量

學校在推進一體化教學中學生經常使用牛頭刨床進行工件表面、溝槽加工。機械設備零件的精度及零件之間配合精度，牛頭刨床刀架機構零件之間的配合精度及穩定性，對工件加工質量起著關鍵性的作用。

一、牛頭刨床刀架使用存在的問題

由于學校使用的 B650型號牛頭刨床比較老舊，學生在用牛頭刨床加工工件表面或溝槽過程中，經常發現刀架有上下跳動現象，加工工件表面變成斜面，也就是刀具行程近的地方比刀具行程遠的地方加工余量大。有時候即使不轉動垂直進給手柄增加進給量，刀具在行走時也有加工量加工，甚至在加工過程中，由于振動，刀架也會忽然沖下一段距離。刀具突然增加切削深度，使加工余量大大增加，而且超出了加工余量的極限，不但刀具不能切削工件，而且會撞擊工件，嚴重時還會使刀具斷裂，甚至撞飛工件引發人身和設備事故。

二、牛頭刨刀架的分析

刀架傳動機構主要是用螺旋機構組成，它將旋轉運動變換為直線運動，使刀架垂直上下進給（圖1）。

螺旋機構中的絲桿1和螺母2應有較高的配合精度，有準確的配合間隙。牛頭刨床刀架上下進給都有嚴格的工作要求，以保證每一次走刀都能得到相同的加工余量。牛頭刨床在長期使用過程中，因絲桿1和螺母2的磨損，使絲桿螺母傳動有間隙，當刀架垂直下降進給時，絲桿上螺旋面與螺母下螺旋面相接觸，此時絲桿螺母間隙在下面，這時就有以下兩種情況出現。

1.刀架導軌之間的摩擦力大于刀架自身質量

當刀架導軌之間的摩擦力大于刀架自身質量時，絲桿螺母間隙仍然在下面，螺母沒有托住絲桿以及整個刀架部件的質量，只是靠摩擦阻力的作用而不下落。但是，刀架導軌之間的摩擦力在導軌全長不同位置是不一樣的，再加上牛頭刨床在加工過程中的振動等因素，在工作中就會在某一瞬間，刀架質量克服了摩擦阻力控制而突然下降，直到絲桿下螺旋面與螺母上螺旋面相接觸，由螺母托住刀架為止。

2.刀架導軌之間的摩擦力小于刀架自身質量

當刀架導軌之間的摩擦力小于刀架自身質量時，刀架質量克服了摩擦阻力而下降，此時絲桿螺母間隙在上面。當刀具進行工件表面切削加工時，刀具與工件表面有擠壓作用，工件產生對刀架向上的作用力，加上絲桿螺母上面有間隙，這時刀架向上移動，刀架向上移動又使絲桿螺母下面有間隙，當刀架不切削加工空程回縮時，由于自身的質量使刀架向下移動。刀架的上下移動使我們垂直進給的加工余量得不到完全切削，而且在刀具切削過程中加工余量總是在變化的，這樣會嚴重影響工件加工質量。

三、刀架機構改進

牛頭刨床的刀架屬于中等精度，主要作用是安裝刀具，可在垂直面內回轉一個角度，并可手動垂直進給。刀架上下進給有嚴格的工作要求，在使用過程中，絲桿螺母的磨損，使得過程中產生刀架上下移動和突然下降現象，影響加工零件質量，甚至發生事故。為了滿足牛頭刨加工功能要求，消除上下進給因零件磨損帶來的缺陷，我們對刀架的上下進給機構做一些合理的改進，如圖2所示。

圖2

圖中絲桿1和螺母2的軸向間隙直接影響其傳動的準確性。雙向運動的絲桿螺母，為了消除間隙，可以在刀架絲桿1下面裝配螺母4，另外還在螺母2和螺母4之間裝配楔塊3，在調整時，松開螺母4上的螺釘，再擰動楔塊3螺釘，使楔塊3向右移動，以推動帶有斜面的螺母4向下移動，從而消除軸向間隙，最后再擰緊螺母4上的螺釘。

以上通過對牛頭刨床的刀架分析和合理改進，首先對刀架進行功能和技術分析，并對刀架的使用方法做了簡單的介紹；其次分析刀架的兩個主要零件：絲桿、螺母，根據分析情況對它們之間的結構進行相應的設計改進，通過消除絲桿螺母之間的間隙，也就消除了刀架上下移動和突然下降的現象，保證了刀架能夠滿足機械產品加工的要求，保證了牛頭刨床的安全生產，增加了刀架的使用壽命。

（作者單位：海南省技師學院）