平旋盤式微調(diào)鏜排的設(shè)計

□胡運林 □王春研

昆明學(xué)院自動控制與機(jī)械工程學(xué)院 昆明 650214

1 設(shè)計背景

微調(diào)鏜排作為安裝鏜刀的裝置，可以通過微調(diào)機(jī)構(gòu)實現(xiàn)對鏜刀刀尖到鏜桿軸心線距離的精確調(diào)整，其調(diào)整精度直接決定加工孔徑的尺寸精度。在目前應(yīng)用的微調(diào)鏜排中，所采用的技術(shù)不盡相同，如采用壓電晶體進(jìn)行補(bǔ)償，可以實現(xiàn)對鏜刀的徑向尺寸進(jìn)行微量調(diào)整，但調(diào)整量小，適合在自動加工中對刀具磨損進(jìn)行自動補(bǔ)償。較為普遍的調(diào)整方式是采用機(jī)械機(jī)構(gòu)調(diào)整，如采用螺紋細(xì)分技術(shù)、斜面細(xì)分技術(shù)、差動螺旋細(xì)分技術(shù)等，一般均能達(dá)到微調(diào)刀徑的目的，但普遍存在精調(diào)尺寸范圍過小或不便于粗調(diào)尺寸等問題。

針對以上問題，筆者設(shè)計了一種平旋盤式微調(diào)鏜排。這一裝置精調(diào)尺寸范圍大，且便于快速粗調(diào)尺寸，使用方便。

2 設(shè)計思路

平旋盤式微調(diào)鏜排的機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)如圖1所示，主要設(shè)置有刀柄、刻度盤、行星架、第一中心輪、第二中心輪、寬齒行星輪、錐齒盤、小錐齒輪、滑塊等構(gòu)件，其中刻度盤、第一中心輪、第二中心輪和錐齒盤共軸，行星架可沿刻度盤上設(shè)置的滑道徑向移動，實現(xiàn)寬齒行星輪與第一中心輪、第二中心輪的嚙合和分離動作，構(gòu)成齒輪開合機(jī)構(gòu)。

行星架、第一中心輪、第二中心輪、寬齒行星輪構(gòu)成少齒差機(jī)構(gòu)。采用少齒差機(jī)構(gòu)作為微調(diào)機(jī)構(gòu)，可以獲得較大的傳動比，進(jìn)而使微分效果顯著，從而提高微調(diào)鏜刀刀徑的尺寸精度。

設(shè)第一中心輪的齒數(shù)Z1=99，第二中心輪的齒數(shù)Z2=100，由于第一中心輪與刀柄固定連接，當(dāng)行星架下移，使寬齒行星輪與第一中心輪、第二中心輪嚙合后，擰動刻度盤便能帶動行星架旋轉(zhuǎn)，從而帶動寬齒行星輪旋轉(zhuǎn)。

式中：n1為第一中心輪的轉(zhuǎn)速；n2為第二中心輪的轉(zhuǎn)速；nH為行星架的轉(zhuǎn)速；Z1為第一中心輪的齒數(shù)；Z2為第二中心輪的齒數(shù)。

因第一中心輪與刀柄固定連接，則n1=0，由式（1）得：

如對刻度盤進(jìn)行100等分圓周，則相對于刀柄轉(zhuǎn)動一個刻度，刻度盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)為0.01 r。行星架設(shè)置在刻度盤上，可得星架轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)θH=0.01 r，則第二中心輪轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)θ2為：

第二中心輪與錐齒盤固定連接，滑塊又與錐齒盤形成平面螺旋副，如錐齒盤的平面螺紋螺距為10 mm，則刻度盤相對于刀柄轉(zhuǎn)動一個刻度時，滑塊的移動距離S為：

可見，刻度盤每轉(zhuǎn)一個刻度，鏜刀的鏜孔尺寸可調(diào)整0.001 mm。

錐齒盤和小錐齒輪嚙合在一起構(gòu)成錐齒輪副。當(dāng)上移行星架，使寬齒行星輪與第一中心輪、第二中心輪脫開后，轉(zhuǎn)動小錐齒輪，便能帶動錐齒盤旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)快速粗調(diào)鏜刀加工尺寸。

3 結(jié)構(gòu)分析

平旋盤式微調(diào)鏜排主要由擋圈、小錐齒輪、圓擋板、長方擋板、螺桿、刀柄、刻度盤、圓盤、滑塊、鏜刀、刀桿、緊固螺釘、軸用彈簧擋圈、軸承、行星輪、軸承體、第一平鍵、第二平鍵、扇形擋板、第一中心輪、第二中心輪、錐齒盤、內(nèi)六方螺釘和緊定螺釘?shù)冉M成，裝置立體圖如圖2所示，裝置立體分解圖如圖3所示，裝置剖視圖如圖4所示。

行星輪通過兩個軸承支承在軸承體上，并通過軸用彈簧擋圈實現(xiàn)軸向固定。軸承體設(shè)置在刻度盤的滑道內(nèi)，螺桿安置在軸承體的螺紋孔中，并通過擋圈實現(xiàn)與刻度盤的軸向固定。第一中心輪通過第二平鍵固定連接在刀柄上，第二中心輪與錐齒盤固定連接在一起，且第二中心輪空套在刀柄上。圓盤通過第一平鍵與刀柄實現(xiàn)周向固定，并通過扇形擋板實現(xiàn)軸向固定。滑塊安置于圓盤的滑道內(nèi)，并與錐齒盤上設(shè)置的端面螺紋形成平面螺旋副。小錐齒輪通過圓擋板安置在圓盤上，通過安置擋圈與圓擋板實現(xiàn)軸向固定，并與錐齒盤形成錐齒輪副。刀桿安置在滑塊上設(shè)置的錐孔內(nèi)，鏜刀安置在刀桿的方孔中，通過緊固螺釘實現(xiàn)鏜刀與刀桿的固定連接?；瑝K通過緊定螺釘實現(xiàn)與圓盤的固定連接。

▲圖2 平旋盤式微調(diào)鏜排立體圖

▲圖3 平旋盤式微調(diào)鏜排立體分解圖

▲圖4 平旋盤式微調(diào)鏜排剖視圖

4 應(yīng)用特點

齒輪開合機(jī)構(gòu)主要由軸承體和螺桿組成，當(dāng)需要精確調(diào)整鏜刀刀徑時，擰松緊定螺釘，順時針擰動螺桿，在螺桿和軸承體螺紋孔組成的螺旋副作用下，軸承體在刻度盤的矩形導(dǎo)軌內(nèi)沿刻度盤的徑向向中心滑動，從而帶動軸承體上的行星輪，同時與第一中心輪和第二中心輪嚙合在一起，通過擰動刻度盤實現(xiàn)刀徑尺寸的精確調(diào)整。

當(dāng)需要快速粗調(diào)鏜刀刀徑時，可逆時針擰動螺桿，在螺桿和軸承體螺紋孔組成的螺旋副作用下，軸承體在刻度盤的矩形導(dǎo)軌內(nèi)沿刻度盤的徑向向外滑動，從而使行星輪與第一中心輪、第二中心輪脫開，為粗調(diào)鏜刀做好準(zhǔn)備。擰動小錐齒輪，由于小錐齒輪和錐齒盤嚙合在一起，因此便可帶動錐齒盤旋轉(zhuǎn)。錐齒盤上設(shè)置的平面螺紋與滑塊上設(shè)置的平面螺紋形成平面螺旋副，這樣便可帶動滑塊沿圓盤的徑向移動，從而達(dá)到快速調(diào)整鏜刀刀徑的目的。

當(dāng)鏜刀調(diào)整到位后，可擰緊緊定螺釘，將滑塊壓緊在圓盤上，以實現(xiàn)滑塊與圓盤的固定連接。

5 結(jié)束語

平旋盤式微調(diào)鏜排采用少齒差行星齒輪機(jī)構(gòu)作為微調(diào)機(jī)構(gòu)，微調(diào)精度高。采用一對錐齒輪副作為粗調(diào)機(jī)構(gòu)，調(diào)整過程簡單且便捷。采用齒輪開合機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)了微調(diào)刀徑尺寸和粗調(diào)刀徑尺寸的動作切換。采用平旋盤式結(jié)構(gòu)，刀桿徑向調(diào)整范圍大。

通過以上設(shè)計，使平旋盤式微調(diào)鏜排使用方便，調(diào)整快捷。