螺桿校直機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究

摘 要：在螺桿的加工過(guò)程中，校直是必不可少的一道工序。目前，螺桿校直機(jī)主要分為普通半自動(dòng)校直機(jī)和全自動(dòng)校直機(jī)。前者其操作過(guò)程絕大部分還是依靠人力完成，校直精度不高，工作效率低，工件的質(zhì)量不穩(wěn)定。后者測(cè)量精度高，生產(chǎn)節(jié)拍快，工件適應(yīng)能力強(qiáng)，但價(jià)格價(jià)格昂貴，維護(hù)費(fèi)用高。對(duì)比兩種校直機(jī)的性能區(qū)別，參考全自動(dòng)校直機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，對(duì)普通半自動(dòng)校直機(jī)的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，使其適用于螺桿校直同時(shí)節(jié)約成本。

關(guān)鍵詞：螺桿；校直機(jī)；關(guān)鍵技術(shù)

1 概述

螺桿是注塑機(jī)的重要部件之一，它通過(guò)在料筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)完成對(duì)塑料進(jìn)行輸送、壓實(shí)、熔化、攪拌和施壓。而校直是機(jī)械加工過(guò)程中保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要工序， 廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、工程機(jī)械、機(jī)床、紡織機(jī)等機(jī)械制造行業(yè)。零件校直后可直接達(dá)到設(shè)計(jì)精度， 或減少后續(xù)加工量， 節(jié)約材料， 提高了生產(chǎn)效率[1]。所以，在螺桿的加工過(guò)程中，校直是必不可少的一道工序。螺桿校直機(jī)主要分為普通半自動(dòng)校直機(jī)和全自動(dòng)校直機(jī)。普通半自動(dòng)校直機(jī)其操作過(guò)程絕大部分還是依靠人力完成，校直精度不高，而且還需反復(fù)進(jìn)行校直，工作效率低，工件的質(zhì)量不穩(wěn)定。全自動(dòng)校直機(jī)測(cè)量精度高，生產(chǎn)節(jié)拍快，工件適應(yīng)能力強(qiáng)，但價(jià)格昂貴， 維護(hù)費(fèi)用高，往往令許多企業(yè)望而止步，嚴(yán)重束縛這些企業(yè)產(chǎn)品工藝水平的提高和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大。

國(guó)際上，由于自動(dòng)校直設(shè)備能有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視此項(xiàng)技術(shù)的研究，并投入大量的人力、物力開(kāi)展此項(xiàng)技術(shù)的研究工作，德國(guó)、意大利、美國(guó)和日本先后開(kāi)發(fā)出具有本國(guó)特色的自動(dòng)小智設(shè)備產(chǎn)品[2]。國(guó)內(nèi)，軸類零件的校直理論發(fā)展已比較成熟，自動(dòng)校直設(shè)備歲落后與發(fā)達(dá)國(guó)家，但也發(fā)展迅速[3]。目前國(guó)內(nèi)的校直設(shè)備已經(jīng)由原來(lái)的手動(dòng)、半自動(dòng)向全自動(dòng)方向發(fā)展[4]。

2 螺桿校直機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 改進(jìn)校直和檢測(cè)平臺(tái)，簡(jiǎn)化校直過(guò)程

普通校直機(jī)主要由液壓裝置、機(jī)械裝置、檢測(cè)裝置組成。普通校直機(jī)的機(jī)械裝置部分結(jié)構(gòu)如圖1所示：主要由校直平臺(tái)、左右V型塊、壓頭、升降按鈕、百分表組成。工作時(shí)，把要進(jìn)行校直的工件放置于左右V型塊上面，并把工件最高點(diǎn)（彎曲突出點(diǎn)）旋轉(zhuǎn)到壓頭正下方。工件放好后，將百分表裝好并壓于工件上，按下慢進(jìn)按鈕，在壓頭慢進(jìn)（向下）時(shí)，可以通過(guò)百分表的讀數(shù)知道壓頭的下行距離，從而保證工件的校直精度。此工步進(jìn)行完后，再將工件放置到檢驗(yàn)平臺(tái)上，檢測(cè)工件的精度是否達(dá)到預(yù)期數(shù)值，否則還要進(jìn)行一次或者多次校直。

檢測(cè)裝置如圖2所示，主要由左右頂尖裝置、百分表1、檢驗(yàn)平臺(tái)組成。

如圖把要檢測(cè)的工件放置在檢驗(yàn)平臺(tái)上，通過(guò)左右頂尖頂住工件兩端中心孔并鎖緊頂尖，然后裝好百分表1，并壓于工件上。旋轉(zhuǎn)工件，通過(guò)百分表1的讀數(shù)得出工件的跳動(dòng)量，并做好記錄，同時(shí)將工件的最高點(diǎn)（彎曲最大處）標(biāo)記出來(lái)，以便下道工序（校直）的順利進(jìn)行。

改進(jìn)過(guò)程中主要通過(guò)對(duì)校直平臺(tái)和檢測(cè)平臺(tái)的研究，把檢測(cè)平臺(tái)運(yùn)用到校直平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)一次校直后直接對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)的功能，進(jìn)而提高校直機(jī)的工作效率。改進(jìn)后的檢驗(yàn)平臺(tái)如圖3所示。

2.2 優(yōu)化V型塊和壓頭設(shè)計(jì)

2.2.1 V型塊優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)螺桿結(jié)果的復(fù)雜性，考慮到校直過(guò)程過(guò)，V型塊反作用力對(duì)螺桿校直帶來(lái)的負(fù)面影響和壓頭偏離中心線造成的螺桿產(chǎn)生扭曲變形因素，對(duì)V型塊和壓頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以消除上述不利影響。

由原來(lái)的V型塊設(shè)計(jì)改為現(xiàn)在的U型塊，如圖4、圖5所示。避免了螺桿校直過(guò)程中因受力不均而產(chǎn)生的扭曲變形給校直帶來(lái)負(fù)面影響。

從受力分析圖6可以看出，采用V型塊校直，螺桿受力為兩邊“對(duì)稱“受力，采用U型塊校直，螺桿受力為單邊受力。這樣，螺桿校直過(guò)程中，U型塊與螺桿接觸面為線性接觸，截面受到的力為點(diǎn)接觸，大小與壓頭施加的力相同，方向相反，從而消除螺桿校直過(guò)程中產(chǎn)生扭曲變形的問(wèn)題。

2.2.2 壓頭改進(jìn)

改進(jìn)前校直壓頭為平面，改進(jìn)后為弧面，如圖7所示，這樣可以消除校直過(guò)程中因壓頭中心與螺桿中心不在同一直線上而產(chǎn)生的力矩。也就是說(shuō)在原來(lái)的壓頭上面銑出一個(gè)圓弧面，正好與U型塊對(duì)應(yīng)，使得螺桿的校直由原來(lái)的三點(diǎn)接觸變?yōu)閮牲c(diǎn)接觸，消除了因受力不均帶來(lái)的負(fù)面影響。

壓頭改為圓弧式還有一個(gè)作用是在壓頭下行過(guò)程中，如果螺桿所處位置非壓頭中心，圓弧型可以起到導(dǎo)向作用，從而把螺桿帶向受力中心線上。

2.3 測(cè)量裝置的改進(jìn)

針對(duì)螺桿的特殊性，表面分布螺槽為非連續(xù)性回轉(zhuǎn)面，對(duì)測(cè)量裝置進(jìn)行研究提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，解決校直精度這一關(guān)鍵問(wèn)題。

之前檢測(cè)螺桿直線度百分表為自制的百分表，是在常用百分表的基礎(chǔ)上增加一個(gè)量塊（如圖8所示），目的是為了在檢測(cè)過(guò)程中避免表針掉進(jìn)螺桿的螺槽中，進(jìn)而影響檢測(cè)精度。正因?yàn)樵黾舆@個(gè)薄片，使得檢測(cè)時(shí)由于接觸點(diǎn)并不一定位于同一個(gè)截面圓周上，從而給測(cè)量的數(shù)據(jù)帶來(lái)誤差，直接影響校直時(shí)壓頭下行的距離。為了避免這一現(xiàn)象，對(duì)百分表進(jìn)行改進(jìn)，由原來(lái)的固定式量塊改成活動(dòng)量塊（如圖9所示）。這樣百分表檢測(cè)的角度會(huì)隨著螺桿的斜度而改變，從而提高檢測(cè)精度。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)普通螺桿校直機(jī)的研究和改進(jìn)，最終達(dá)到如表1所示的目標(biāo)。

螺桿校直機(jī)改造后，校直后螺桿的精度從0.3mm提高到0.05mm；平均校直時(shí)間節(jié)約一半；平均校直次數(shù)降低。

參考文獻(xiàn)

[1]王玉山，翟華.精密校直機(jī)液壓伺服系統(tǒng)仿真分析[J].機(jī)床與液壓，2010，5（10）：23-24.

[2]翟華，周磊.零件校直工藝?yán)碚撗芯縖D].合肥工業(yè)大學(xué)，2003.

[3]崔甫.矯直原理與矯直機(jī)械[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

[4]程章.自動(dòng)校直機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2010，6（3）：124-126.