另類的微量進給機構

吳飛，鄭孟冬

重慶航天職業技術學院 重慶 400028

1 序言

微量進給機構是精密機器和儀器上常用的一種機構，原先很多微量進給機構采用傳統的剛性機械傳動，現在已研發出了非剛性機械傳動代替了原先的剛性機械傳動，并得到很好的應用。

2 提出問題

重慶某精密機械廠接到了一光學儀器廠的生產訂單，該訂單要求制造2臺非標準的精密車床。主要的制造難點是此車床的橫進刀手輪的刻度盤分為100格，每格的橫進刀量≤0.001mm。

根據訂單方的要求，此精密車床的橫進刀手輪轉一圈，進給量最多為0.1mm。如果采用傳統的絲桿螺母加上齒輪傳動系統（見圖1），可以達到要求。但是，這種設計的一個主要缺點是齒輪傳動系統之間有間隙，手輪反轉時的進給量無法得到保證；其次，這種設計占的空間太大，成本高[1，2]。因此應該采用其他更好的設計方案。

圖1 傳統的設計

3 解決方案

當筆者得知這個信息后，便向這家精密機械廠的技術人員提出了新的解決方案，且此方案得到了認可。

此方案采用的是一種基于液壓原理的微量進給機構（見圖2），這種微量進給機構仍然使用了絲桿和螺母，其結構是左右對稱的。活塞的外圓與座體的內孔為間隙配合，活塞內孔與活動銷外圓為間隙配合，活塞的內螺孔與絲桿配合，座體內孔裝滿鈣基潤滑脂，左、右兩端的螺桿都為右旋螺紋。活塞導桿的作用除了導向外，左邊的活塞導桿還與刀架相連，用于推動車刀微量進給和退刀[3，4]。

圖2 微量進給機構

其工作原理如下：

設螺桿螺距（導程）為t，活動銷的有效橫截面積為A1，活塞的有效橫截面積為A2。

在A—A視圖中，設手輪沿逆時針方向轉過一圈，則左邊的活動銷相對于活塞向左移動位移為t，由于座體內孔的鈣基潤滑脂不可壓縮（體積不變），故活塞必然向右移動t′。則活動銷向左移動絕對位移為x＝t－t′。故鈣基潤滑脂體積減少量為A1x，增加量為A2t′，根據鈣基潤滑脂體積不變原理，有A1x＝A1（t－t′）＝A2t′。這時，右邊的活塞也向右移動t′。活動銷相對于活塞向左移動t，向左移動的絕對量為t－t′＝x。故這時座體內孔的體積的減少量為v1＝A2t′，增加量為v2＝A1（tt′），可得，v1＝v2。故此時座體的右腔內不會出現真空，也不會被脹破。此時的鈣基潤滑脂仍然處于正常的連續充盈狀態。

左右兩邊的活塞同時向右移動了t′。如果手輪反向轉動一圈，則左右活塞同時向左移動t′、t″，可得：t′＝A1t/（A1＋A2）。如果讓A1＜＜A2，則t′＜＜t，活塞會微量移動。

在此車床中，取活動銷直徑d1＝20mm，活塞直徑d2＝120mm，導桿直徑d3＝12mm，螺紋為M16，導程t＝2mm，則。得t′＝A1t/（A1＋A2）＝100π×2/（100π＋3464π）≈0.057（mm）。即手輪轉一圈，活塞（刀具）移動了0.057mm。如果手輪只轉1/100圈（即1格），則活塞（刀具）只移動0.00057mm。由此可見，其精度可以滿足訂單方的要求。

4 結束語

該非標車床在交付使用之后，訂單方對其性能很滿意，證明了這種設計的可靠性。