另類的微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)

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序言微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)是精密機(jī)器和儀器上常用的一種機(jī)構(gòu)，原先很多微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用傳統(tǒng)的剛性機(jī)械傳動，現(xiàn)在已研發(fā)出了非剛性機(jī)械傳動代替了原先的剛性機(jī)械傳動，并得到很好的應(yīng)用。2

提出問題重慶某精密機(jī)械廠接到了一光學(xué)儀器廠的生產(chǎn)訂單，該訂單要求制造2臺非標(biāo)準(zhǔn)的精密車床。主要的制造難點是此車床的橫進(jìn)刀手輪的刻度盤分為100格，每格的橫進(jìn)刀量≤0.001mm。

根據(jù)訂單方的要求，此精密車床的橫進(jìn)刀手輪轉(zhuǎn)一圈，進(jìn)給量最多為0.1mm。如果采用傳統(tǒng)的絲桿螺母加上齒輪傳動系統(tǒng)（見圖1），可以達(dá)到要求。但是，這種設(shè)計的一個主要缺點是齒輪傳動系統(tǒng)之間有間隙，手輪反轉(zhuǎn)時的進(jìn)給量無法得到保證；其次，這種設(shè)計占的空間太大，成本高。因此應(yīng)該采用其他更好的設(shè)計方案。圖1傳統(tǒng)的設(shè)計1—絲桿2—螺母3—軸承4—齒輪5—手輪3

解決方案當(dāng)筆者得知這個信息后，便向這家精密機(jī)械廠的技術(shù)人員提出了新的解決方案，且此方案得到了認(rèn)可。此方案采用的是一種基于液壓原理的微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)（見圖2），這種微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)仍然使用了絲桿和螺母，其結(jié)構(gòu)是左右對稱的?；钊耐鈭A與座體的內(nèi)孔為間隙配合，活塞內(nèi)孔與活動銷外圓為間隙配合，活塞的內(nèi)螺孔與絲桿配合，座體內(nèi)孔裝滿鈣基潤滑脂，左、右兩端的螺桿都為右旋螺紋?；钊麑?dǎo)桿的作用除了導(dǎo)向外，左邊的活塞導(dǎo)桿還與刀架相連，用于推動車刀微量進(jìn)給和退刀[3，4]。圖2微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)1—手輪2—絲桿3—座體4—活動銷5—活塞導(dǎo)桿（頂桿）6—活塞7—堵頭8—鈣基潤滑脂9—底板10—刀架

其工作原理如下。設(shè)螺桿螺距（導(dǎo)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(shè)手輪沿逆時針方向轉(zhuǎn)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(nèi)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(jù)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′?；顒愉N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(nèi)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(nèi)不會出現(xiàn)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(xù)充盈狀態(tài)。

左右兩邊的活塞同時向右移動了t′。如果手輪反向轉(zhuǎn)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(dǎo)桿直徑d3＝12mm，螺紋為M16，導(dǎo)程t＝2mm，則A1＝πd12/4＝π202/4＝100π，A2＝πd22/4－πd12/4－πd32/4＝π（d22－d12－d32）/4＝π（1202－202－122）/4＝3464π。得t′＝A1t/（A1＋A2）＝100π×2/（100π＋3464π）≈0.057（mm）。即手輪轉(zhuǎn)一圈，活塞（刀具）移動了0.057mm。如果手輪只轉(zhuǎn)1/100圈（即1格），則活塞（刀具）只移動0