萬能分度頭的功能和使用方法

1、萬能分度頭的功能和使用方法內(nèi)容摘要：本文講述萬能分度頭的規(guī)格、功能、結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)，以及萬能分度頭的分度方法和在實(shí)際應(yīng)用中的實(shí)例。關(guān)健詞：萬能分度頭萬能分度頭是一種分度工具，在一些教科書中都有出現(xiàn)。它看似簡(jiǎn)單、實(shí)屬?gòu)?fù)雜，沒有深刻的理解，就不會(huì)有透徹的闡述。我寫本論文意在與同行商榷，以求共勉共進(jìn)。萬能分度頭，在一些書中也叫機(jī)械分度頭，或簡(jiǎn)稱分度頭。它是銑床的重要精密附件之一，在磨床、鉆床、創(chuàng)床等機(jī)床上也有廣泛應(yīng)用。分度頭，可把夾持在頂尖間或卡盤上的工件轉(zhuǎn)動(dòng)任何角度，也可對(duì)工件進(jìn)行圓周分度。使許多機(jī)械零件，諸如花鍵軸、牙嵌式離合器，直齒圓柱齒輪等需要等分的齒槽，能在銑床上銑削。下面分三個(gè)方面的問題

2、進(jìn)行論述。一、萬能分度頭的規(guī)格和功能。萬能分度頭的規(guī)格是按它能夾持工件的最大直徑進(jìn)行劃分的，fw型萬能分度頭常用規(guī)格有160mm、200mm、250mm、320mm等，其中fw250型應(yīng)用最普遍。、萬能分度頭的主要功能是能夠?qū)⒐ぜ魅我獾膱A周等分（如銑削花鍵軸）或直線移距分度（如配置絲桿螺母和交換齒輪后可銑削圓柱螺旋槽）?？砂压ぜ妮S線置放在水平，垂直或任意角度的傾斜位置，這個(gè)功能主要是依靠結(jié)構(gòu)中的回轉(zhuǎn)體，主軸安裝在回轉(zhuǎn)體上，回轉(zhuǎn)體又可沿著基座上的環(huán)形導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動(dòng)，使主軸軸線在以水平為基準(zhǔn)的-6°+90°范圍內(nèi)做不同仰角的調(diào)整。萬能分度頭的另一種功能是通過交換齒輪，可使分度頭、

3、主軸在隨銑床工作臺(tái)的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的同時(shí)作連續(xù)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工件的復(fù)合進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，這個(gè)功能在講到銑削圓柱螺旋槽時(shí)會(huì)做詳細(xì)介紹。二、萬能分度頭的結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)。萬能分度頭的外形和組成如下圖所示，圖中各組成部分名稱和作用進(jìn)行一些必要的說明：1、基座：是分度頭機(jī)座，分度頭的大部分零件都安裝在基座上，基座底面槽內(nèi)裝有兩個(gè)定位鍵，與銑床工作臺(tái)面上的中央t形槽配合，以精確定位。2、分度盤：又叫孔盤。套裝在與主軸垂直的分度手柄軸上。盤正、反面上有若干圈，在圓周上均勻分布的定位孔，作為各種分度計(jì)算和實(shí)施分度的依據(jù)。分度盤配合分度手柄，分度叉，定位插銷可以完成不是整轉(zhuǎn)數(shù)的分度工作。分度盤上諸孔圈的孔數(shù)可查有關(guān)表格。分度

4、盤的左側(cè)有固定銷和制動(dòng)螺釘，用以在一般分度工作情況下，固定分度盤，松開制動(dòng)螺釘，拔出固定銷，可使分度手柄轉(zhuǎn)動(dòng)，分度盤也隨著微量轉(zhuǎn)動(dòng)，以完成差動(dòng)分度。3、分度叉：又稱扇形板，由兩個(gè)叉腳組成，其開口角度的大小，按分度手柄所需轉(zhuǎn)過的孔距數(shù)給以調(diào)整并固定。分度叉的功能是防止分度差錯(cuò)和方便分度。現(xiàn)以例子說明分度叉、定位插銷、分度手柄使用方法。見下圖分度叉兩叉腳間的夾角可調(diào)，調(diào)整的方法是使兩叉腳間的孔數(shù)比需搖的孔數(shù)應(yīng)多一個(gè)。如上圖，兩叉腳間有7個(gè)孔，但是只包含了6個(gè)孔距，例如n=6=6，如果選擇孔數(shù)為42的孔圈子，分度叉兩叉腳間應(yīng)有28+1=29個(gè)分度孔。每次分度時(shí)，將定位插銷從叉腳1內(nèi)側(cè)的定位孔中拔出并

5、轉(zhuǎn)90°鎖住，然后搖動(dòng)分度手柄所需的整數(shù)圈后，將定位插銷搖到叉腳2內(nèi)側(cè)的定位孔上方，將定位插銷轉(zhuǎn)動(dòng)90°后輕輕插入該定位孔內(nèi)，當(dāng)分度手柄搖到定位插銷的位置后，再轉(zhuǎn)動(dòng)分度叉使叉腳1靠緊定位插銷，此時(shí)叉腳2就轉(zhuǎn)動(dòng)到下一次分度時(shí)所需的定位位置。4、側(cè)軸：用與分度頭主軸間安裝交換齒輪進(jìn)行差動(dòng)分度，或用于銑床工作臺(tái)縱向絲桿間安裝交換齒輪進(jìn)行直線移距分度或銑削螺旋面等。（在下列銑削圓柱螺旋槽的實(shí)例中要講到）5、蝸桿脫落手柄:用于脫開蝸桿與蝸輪的嚙合，按刻度盤9直接進(jìn)行分度。6、主軸鎖緊手柄：用于在分度后鎖緊主軸，使銑削力不致直接作用在分度頭的蝸桿、蝸輪上，減少銑削時(shí)的振動(dòng)，保持分度頭的

6、分度精度。7、回轉(zhuǎn)體：安裝分度頭主軸，主軸可隨回轉(zhuǎn)體沿著基底1上的環(huán)形導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動(dòng)，使主軸線在以水平為基準(zhǔn)的-6°+90°范圍內(nèi)做不同仰角的調(diào)整。8、主軸：是一空心軸，其前后兩端均為莫氏4號(hào)錐孔，前錐孔用來安裝頂尖或錐度心軸，后錐孔用來安裝掛輪軸，用以安裝交換齒輪。主軸前端的外部有一段定位錐體（短圓錐），用來安裝三爪自定心卡盤的法蘭盤。9、刻度盤、固定在主軸的前端：與主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。其圓周上有0°360°的等分刻線，在直線分度時(shí)用來確定主軸轉(zhuǎn)過的角度。10、分度手柄：分度用，搖動(dòng)分度手柄，主軸就按一定傳動(dòng)比回轉(zhuǎn)。11、定位插銷：在分度手柄的曲柄的一端，可沿曲柄

7、作徑向移動(dòng)調(diào)整到所選孔數(shù)的孔圈圓周，與分度叉配合準(zhǔn)確分度。分度頭的傳動(dòng)系統(tǒng)，見下圖示：分度時(shí)，從分度盤定位孔中拔出定位插銷，轉(zhuǎn)動(dòng)分度手柄，手柄軸隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)，通過一對(duì)齒數(shù)相同（即傳動(dòng)比為1:1）的直齒圓柱齒輪，以及傳動(dòng)比為40:1的蝸輪螺桿副，使分度頭主軸帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)分度。另外，右側(cè)的側(cè)軸（安裝支換齒輪用），通過一對(duì)傳動(dòng)比為1:1的交錯(cuò)軸傳動(dòng)的斜圓柱齒輪與空套在手柄軸上的分度盤相連，當(dāng)側(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)分度盤轉(zhuǎn)動(dòng)，用以進(jìn)行差動(dòng)分度或銑削螺旋面。三、萬能分度頭的分度方法。萬能分度頭根據(jù)工件不同的加工需要和不同的分度需要，可分為基本分度法和計(jì)算，角度分度法和計(jì)算，差動(dòng)分度計(jì)算等分度方法。下面逐一

8、介紹其分度原理，計(jì)算方法，以及例證?；痉侄确ê陀?jì)算，基本分度法是一種較為簡(jiǎn)單的分度方法。分度時(shí)，分度盤由側(cè)面的固定銷制動(dòng)好，分度頭內(nèi)部的蝸桿，蝸輪嚙合在一起，轉(zhuǎn)動(dòng)分度搖柄，使主軸帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)過一定轉(zhuǎn)數(shù)而實(shí)現(xiàn)分度。從分度頭的傳動(dòng)系統(tǒng)可知，蝸桿為單線，蝸輪為40齒（即分度頭定數(shù)為40），所以搖柄轉(zhuǎn)40r，蝸桿也轉(zhuǎn)40r，主軸只轉(zhuǎn)1r（因?yàn)槲佪嗈D(zhuǎn)1r，而蝸輪與主軸同軸，蝸桿與蝸輪的速比為1:40），設(shè)工件要等分的數(shù)為z，則工件的每次分度主軸就應(yīng)轉(zhuǎn)1/z轉(zhuǎn)，它們之間的計(jì)算關(guān)系為1:40=：n，即n=，式中n-分度中搖柄轉(zhuǎn)數(shù)(r)。對(duì)于n=簡(jiǎn)單的理解是：工件要進(jìn)行z等分，而蝸輪的齒數(shù)為40，即主軸轉(zhuǎn)一圈

9、，或叫做蝸輪轉(zhuǎn)一圈（其轉(zhuǎn)過40個(gè)齒），那么工件每次分度（也即蝸輪要轉(zhuǎn)過多少個(gè)齒），主軸要轉(zhuǎn)過一圈的幾分之一（即），這就是搖柄要轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)r。如果搖柄轉(zhuǎn)數(shù)不是整數(shù)圈，例如6，那么要把分?jǐn)?shù)中的分子，分母同時(shí)擴(kuò)大若干倍，但不能隨意擴(kuò)大倍數(shù)，分母擴(kuò)大后必須符合分度盤中已有的孔數(shù)，如54、66等孔數(shù)，則6=6=6，即每次分度時(shí)，搖動(dòng)手柄要在分度盤中66孔數(shù)這一圈，轉(zhuǎn)過6圈又44個(gè)孔。例銑削z=36齒的等分?jǐn)?shù)工件，每銑好一齒后，分度搖柄轉(zhuǎn)數(shù)為多少？解答時(shí)要利用公式n=，n=1=1=1=1，說明每次分度，搖柄在分度盤54孔圈上轉(zhuǎn)過1整轉(zhuǎn)零6個(gè)孔。角度分度法和計(jì)算，若工件按照角度數(shù)為計(jì)算依據(jù)時(shí)，可采用角度分度

10、法，它的分度計(jì)算公式與n=是一致的。關(guān)鍵在于：分度搖柄轉(zhuǎn)40轉(zhuǎn)，工件只轉(zhuǎn)了1轉(zhuǎn)，1轉(zhuǎn)等于360°，那么搖柄轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，工件轉(zhuǎn)=9°，如果工件按銑削的需要要銑削角度，則搖柄需轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)即為n=（r）。以此類推，若以“”“”為計(jì)算依據(jù)時(shí)，則n分別為：n=(r),n=（r）。例工件上有三條均勻分布的槽，每條槽間的夾角均56°，求每次分度的搖柄轉(zhuǎn)數(shù)為多少？解由于工件是按角度數(shù)為計(jì)算依據(jù)，且以“°”為計(jì)算單位，這時(shí)利用公式n=（r）進(jìn)行計(jì)算，則n=6=6（r），即在銑夾角cod、aob或eof時(shí)搖柄在54孔圈上轉(zhuǎn)過6r又12個(gè)孔距。若計(jì)算到此為止就不完整（書中解題就到

11、此為止），因?yàn)槿龡l槽在工件上是均布的，譬如說先銑削夾角aob，到銑削夾角cod時(shí)，還需要利用公式n=進(jìn)行計(jì)算搖柄的轉(zhuǎn)數(shù)：n=13（r）=13=13（r）。這里要注意的一個(gè)問題是：銑削夾角aob，從ab,搖柄要轉(zhuǎn)過6（r），而銑削下一個(gè)夾角cod時(shí)，實(shí)質(zhì)上工件應(yīng)該從b點(diǎn)轉(zhuǎn)到c點(diǎn)而要從a點(diǎn)c點(diǎn)，搖柄要轉(zhuǎn)過13（r），那么從b點(diǎn)c點(diǎn)，搖柄要轉(zhuǎn)過n=13-6=7（r）后，才能再銑夾角cod。差動(dòng)分度法和計(jì)算，差動(dòng)分度法較為復(fù)雜，不作詳細(xì)論述，只簡(jiǎn)單介紹。差動(dòng)分度法適用于按照基本分度原理無法進(jìn)行分度的等分?jǐn)?shù)，如67、71、77、91、103等（因?yàn)榉侄缺P上沒有這樣的孔數(shù)）。差動(dòng)分度原理是，差動(dòng)分度就是在

12、分度中，搖柄和分度盤同時(shí)順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過它們之間的轉(zhuǎn)數(shù)差來實(shí)現(xiàn)分度。為了使分度搖柄和分度盤同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，就需要在分度頭主軸的錐孔處和側(cè)軸都安裝上交換齒輪z1、z2、z3、z4（交換齒輪的功能是控制分度盤轉(zhuǎn)動(dòng)的多少和方向）。這時(shí)，搖柄的實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)，并不是所搖的孔距數(shù)。若分度盤與搖柄轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，那么實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)就比搖過的轉(zhuǎn)數(shù)多，應(yīng)等于搖柄轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)加上分度盤相對(duì)于搖柄順轉(zhuǎn)移動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)。若分度盤與搖柄轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，那么實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)就比搖過的轉(zhuǎn)數(shù)少，應(yīng)等于搖柄轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)減去分度盤相對(duì)于搖柄反轉(zhuǎn)移動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)。由于差動(dòng)分度計(jì)算法是采取試計(jì)算法，較為復(fù)雜，不作闡述。下面以圓柱螺旋槽的銑削，進(jìn)一步論述萬能分度頭的使用

13、原理和方法。圓柱螺旋槽，即在圓柱上由若干條螺旋線組合而成的。在圓柱面上銑削螺旋槽，銑刀與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)必須符合螺旋線的成形運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也就是除銑刀本身的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)外，在工作臺(tái)帶動(dòng)工件作縱向進(jìn)給的同時(shí)，工件還需作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并要保證當(dāng)工件隨工作臺(tái)等速移一個(gè)螺旋線導(dǎo)程ph的距離時(shí)，工件勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周。在銑刀銑削工件過程中，工作臺(tái)絲桿既實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)縱向進(jìn)給，又帶動(dòng)交換齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使分度頭主軸實(shí)現(xiàn)工件的轉(zhuǎn)動(dòng)。在這里必須要交代為什么要安裝交換齒輪這個(gè)問題，安裝交換齒輪的目的是為了完成工件在銑削過程的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，即要使工件轉(zhuǎn)動(dòng)，又要使工件完成縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（移動(dòng)）。圓柱螺旋槽的用途很多，如圓柱螺旋齒刀具，等速圓柱凸輪（螺

14、旋槽）、蝸桿等。加工螺旋槽用銑刀的廓形應(yīng)與螺旋槽法向截面形狀符合，所以在銑削時(shí)，必須將銑床工作臺(tái)在水平面內(nèi)扳轉(zhuǎn)一個(gè)角度，扳轉(zhuǎn)角度的大小等于或略小于螺旋角。扳轉(zhuǎn)的方向：銑削左旋螺旋槽，工作臺(tái)由水平向順時(shí)針方向扳轉(zhuǎn)；銑削右旋螺旋槽，工作臺(tái)由水平向逆時(shí)針方向扳轉(zhuǎn)。下面來闡述工作臺(tái)縱向等速移動(dòng)（導(dǎo)程ph）與工件勻速轉(zhuǎn)動(dòng)間的一定關(guān)系問題。見下圖示銑削圓柱螺旋槽時(shí)，將工件裝夾在分度頭的軸上，銑刀與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律由交換齒輪將工作臺(tái)絲杠與分度頭連接起來實(shí)現(xiàn)。從上圖可知，當(dāng)工作臺(tái)每移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程ph時(shí)，分度頭主軸必須回轉(zhuǎn)一周（這里再次強(qiáng)調(diào)）。則：=×××（1）整理后，得：=（2）

15、圖6 銑螺旋槽時(shí)交換齒輪的配置a)傳動(dòng)系統(tǒng) b)掛輪位置式中：z1、z3主動(dòng)交換齒輪齒數(shù)； z2、z4從動(dòng)交換齒輪齒數(shù)；40分度頭定數(shù)；p絲銑床工作臺(tái)縱向傳動(dòng)絲桿螺距，mm。ph螺旋槽導(dǎo)程，mm。 在上述（1）式中，等式左邊表示：工件完成一個(gè)導(dǎo)程(ph)時(shí)移動(dòng)，或者說工作臺(tái)縱向進(jìn)給一個(gè)導(dǎo)程，工作臺(tái)絲杠副要轉(zhuǎn)過幾個(gè)螺距（p絲）；工件一個(gè)導(dǎo)程的移動(dòng)，靠工作臺(tái)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)來完成。等式右邊×××含義：兩個(gè)第一個(gè)是指兩個(gè)。齒數(shù)相同的斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)比，第二個(gè)是指兩個(gè)齒數(shù)相同的直齒圓柱齒輪傳動(dòng)比。 是指蝸輪（40齒）和蝸桿（單頭）的傳動(dòng)比。是指齒輪z2對(duì)z1（齒數(shù)）傳動(dòng)比和齒輪z4對(duì)z3的傳動(dòng)比，或者說，是從動(dòng)交換齒輪z2、z4對(duì)主動(dòng)交換齒輪z1、z3（齒數(shù)）的傳動(dòng)比。×××表示最終分度頭主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，或表示工件最后的轉(zhuǎn)速是多少。而這個(gè)轉(zhuǎn)速怎么來的，還是由工作臺(tái)的絲杠傳動(dòng)來的，因?yàn)榻z杠與交換齒輪z1同軸。由此可見，工作臺(tái)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)既可完成工件螺旋槽一個(gè)導(dǎo)程的進(jìn)給，又可使工件完成轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，這樣就把工件的移動(dòng)（進(jìn)給）和工件的轉(zhuǎn)動(dòng)統(tǒng)一起來，從而完成螺旋槽的銑削運(yùn)動(dòng)。另外還要注意一個(gè)重