車床進給箱英制傳動系統優化設計*

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，其功能主要是實現一定級數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、模數螺紋、徑節螺紋存在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不同傳動齒輪副來實現，由于這些特殊因子不是整數倍關系，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，采用優化設計英制螺紋傳動鏈，來實現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 英制螺紋傳動系統的設計優化

2.1 各種螺紋的公稱參數及其螺距

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

表1 各種螺紋的公稱參數及其螺距

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、模數和徑節之間，有倒數和特殊因子25.4的關系。公制和模數螺紋之間、英制和徑節之間，有特殊因子π的關系。

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

2.2 英制螺紋傳動系統的運動平衡式

根據圖1 CHOLET550車床傳動系統列出英制螺紋傳動系統的運動平衡式如下[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(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等傳動鏈系統的精度是不能滿足標準規定的螺距誤差為0.018 mm的要求。

為了達到標準的規定,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 英制傳動鏈優化設計

若滿足上述精密級標準規定，對進給箱不做大的變動，只需優化齒輪副的傳動比，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螺紋系統的特殊因子“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，優化英制系統傳動鏈，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。