螺紋專用車床的改造
2020-4-27 來(lái)源： 佛山市順德區(qū)容桂職業(yè)技術(shù)學(xué)校 作者：許大試
摘要：本文通過(guò)對(duì)加工螺紋專用車床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，使該機(jī)床的使用性能有了較大的提高，并提高了零配件的使用壽命，從而使車床工作安全可靠。通過(guò)此次改造，使客戶和本單位都收到較高的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞： 脫落；極限位置；使用性能
0 引言
生產(chǎn)應(yīng)用專機(jī)是企業(yè)提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益的重要手段，只要能根據(jù)生產(chǎn)需要，對(duì)設(shè)備加以改進(jìn)，提高設(shè)備的使用性能，便能收到良好的效果。為能滿足企業(yè)的加工，需用一種專門車削螺紋的機(jī)床，于是決定利用現(xiàn)有的設(shè)備 C6132A 車床改制成螺紋專用車床，以滿足客戶的使用要求。
螺紋專用車床是廠家為了提高生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟(jì)收入的一種主要設(shè)備，是用于車、削、管螺紋的一種專用機(jī)床。由于現(xiàn)有的 C6132A 普通車床，對(duì)產(chǎn)品的加工要求有一定差距，而且有部分功能是用不上的。于是利用現(xiàn)有的產(chǎn)品 C6132A 車床改裝成螺紋專用車床，以滿足加工的使用要求。
1、 螺紋專用車床的總體結(jié)構(gòu)
螺紋專用車床主要由：床身與床腳，床頭箱，走刀箱，溜板箱，溜板部件，掛輪，電機(jī)與電器等各部件組成。與普通車床相同，車螺紋專機(jī)主要由電機(jī)傳出動(dòng)力，通過(guò)皮帶輪傳動(dòng)把動(dòng)力傳入床頭箱，再通過(guò)一系列的齒輪傳動(dòng)使主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。而主軸獲得轉(zhuǎn)速是由電機(jī)轉(zhuǎn)速和齒輪變換傳動(dòng)比獲得，最高轉(zhuǎn)速為 1400 轉(zhuǎn)/分。然后由床頭箱輸出掛輪，再傳入走刀箱，通過(guò)走刀箱變換齒輪獲得不同的
進(jìn)給量，最后再傳出絲桿，絲桿帶動(dòng)溜板箱內(nèi)的開合螺母，使溜板箱與溜板部件作直線移動(dòng)，即獲得刀具的切削螺紋運(yùn)動(dòng)。與普通車床不同的是，溜板箱部件自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)（即杠桿傳遞動(dòng)力部分及杠桿）已經(jīng)取消，只剩下開合螺母機(jī)構(gòu)，這就只能通過(guò)絲桿來(lái)完成溜板部件作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳遞。
2 、車螺紋專機(jī)的改裝形式
車螺紋專機(jī)在原 C6132A 的基礎(chǔ)上作如下改動(dòng)：
①由于結(jié)構(gòu)的需要，床身比原來(lái)加長(zhǎng) 250mm，（即從原來(lái)車削長(zhǎng)度 750mm 改為 1000mm），而傳動(dòng)絲桿也相應(yīng)加長(zhǎng) 250mm。加長(zhǎng)后床身導(dǎo)軌精度保持不變，（即國(guó)標(biāo)要求為 0.02/1000mm）。
②取消尾座部件，小刀架部件和中拖板橫向移動(dòng)絲桿部件。而刀架則用專用刀盒代替。
③溜板箱內(nèi)各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)除開合螺母機(jī)構(gòu)外全部取消。
3、 車螺紋專機(jī)的試制及改造建議
車螺紋專機(jī)正式投入生產(chǎn)，由于部分零部件取消，所以在加工時(shí)節(jié)省了很多時(shí)間，通過(guò)一系列的零件加工，很快進(jìn)入到部件安裝、總裝和調(diào)試，不到一個(gè)月時(shí)間便把產(chǎn)品交付企業(yè)使用。初時(shí)，企業(yè)對(duì)我們改裝的產(chǎn)品也很滿意。但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后，企業(yè)又對(duì)車螺紋專機(jī)提出了新的要求：
①為提高生產(chǎn)效率，要求把主軸的轉(zhuǎn)速提高 400-500轉(zhuǎn)/分。
②解決掛輪過(guò)渡齒經(jīng)常崩齒現(xiàn)象。
③由于開合螺母由氣缸操縱，撞擊較大，容易導(dǎo)致開合螺母開合困難，而且經(jīng)常發(fā)生脫落現(xiàn)象，撥塊也很容易撞崩，經(jīng)常使用不到一個(gè)月就需要更換零件，因此要求徹底解決。
4 、車螺紋專機(jī)的改造
針對(duì)企業(yè)提出的要求，組織有關(guān)人員進(jìn)行研究解決，最后決定采用如下的方案。
4.1 提高主軸轉(zhuǎn)速
要提高主軸轉(zhuǎn)速，若改變床頭箱內(nèi)的齒輪齒數(shù)，必需重新復(fù)查計(jì)算傳動(dòng)比，而且加工難度相應(yīng)較大，也加重了成本，生產(chǎn)周期又加長(zhǎng)。
圖 1
通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)，可以把主動(dòng)輪（即電機(jī)皮帶輪）直徑加大，通過(guò)改變傳動(dòng)比來(lái)提高主軸轉(zhuǎn)速。這種方法加工較簡(jiǎn)便，成本也沒有提高。通過(guò)把電機(jī)皮帶輪從原來(lái)的準(zhǔn)104mm 改為 準(zhǔn)136mm，通過(guò)計(jì)算傳動(dòng)比，可以把主軸轉(zhuǎn)速提高 400 轉(zhuǎn)/分，達(dá)到了企業(yè)提出的要求。（如圖 1）
根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比計(jì)算公式：
n =1420 ×104/192 ×20/20 ×65/35 ×35/35 ×0.98 ≈1420轉(zhuǎn)/分改造后主軸最高轉(zhuǎn)速：n =1420 ×136/192 ×20/20 ×65/35 ×35/35 ×0.98 ≈1830轉(zhuǎn)/分改造后的各軸的轉(zhuǎn)速均未超過(guò)其支承滾動(dòng)軸承的極限轉(zhuǎn)速，這樣既節(jié)約了成本，又滿足了客戶的要求。
4.2 提高過(guò)渡齒輪的使用壽命
在 C6132A 車床原設(shè)計(jì)時(shí)是考慮到切削條件惡劣及安全等角度，可能出現(xiàn)各種事故，因此，掛齒輪過(guò)渡齒是用尼龍加工而成，主要起消音和保護(hù)作用。但現(xiàn)在改為車螺紋專機(jī)，它的切削力較小，加工條件比較好，所以我就從改變過(guò)渡掛齒輪的材料入手，因掛齒輪模數(shù)較小 m=1.75，齒的強(qiáng)度較弱。要改動(dòng)需把齒輪模數(shù)加大來(lái)提高齒根的強(qiáng)度，這樣，齒輪外徑也相應(yīng)增大。但床頭箱輸出軸到走刀箱輸入軸的中心距較小，而掛齒輪直徑加大后，兩軸之間就裝不下成組掛輪，因此，此方法是行不通。如若在材料上作改變，以增強(qiáng)齒的強(qiáng)度，其它的零件可以不變。若采用鑄鐵，這在過(guò)去的機(jī)床是應(yīng)用較多的，而且鑄鐵齒輪耐磨，強(qiáng)度比尼龍齒輪要高，且加工性能較好，成本也較低，按正常使用齒輪是不易崩齒的。于是決定改用耐磨鑄鐵代替尼龍制造過(guò)渡齒輪。經(jīng)過(guò)客戶試用，與我的設(shè)想吻合，基本上沒有出現(xiàn)崩齒現(xiàn)象。
4.3 保證開合螺母不脫落。提高撥塊使用壽命，確保開合螺母的限位裝置。
4.3.1 克服對(duì)開合螺母脫落現(xiàn)象
圖 2
當(dāng)撥塊處于該狀態(tài)時(shí)，螺母是合上的。（如圖 2（a）），當(dāng)撥塊處于該狀態(tài)時(shí)，螺母打開至極限位置，此時(shí)螺母座上兩撥銷的直徑切點(diǎn)剛好與槽口相接（如圖 2（b））。而撥塊原設(shè)計(jì)寬度為 45mm，手動(dòng)開合是滿足要求的。而現(xiàn)在使用氣缸操縱開合，沖擊力較大，使用次數(shù)多了，撥塊兩端槽口自然形成喇叭口，這時(shí)撥塊就不能限制撥銷的死點(diǎn)位置，至使開合螺母脫落。針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，通過(guò)分析研究，對(duì)溜板箱尺寸作了檢查，發(fā)覺安裝撥塊的位置還有空間，可以讓撥塊轉(zhuǎn)動(dòng)，于是決定采用較簡(jiǎn)便又節(jié)約的方法。只需把撥塊在原來(lái)的基礎(chǔ)上寬度方向每邊加大 5mm，（如圖 2 （c）（即把尺寸45mm 改為 55mm），通過(guò)改良試驗(yàn)，使撥塊在打開到極限位置時(shí)，螺母座上兩撥銷的極限位置仍處于撥塊槽口5mm 內(nèi)，（如圖 2（c））這樣，開合螺母即使撞寬了也不會(huì)輕易脫落，而且螺母開合起來(lái)就比較暢順。收到較好的效果。
4.3.2 提高撥塊的使用性能
撥塊原來(lái)設(shè)計(jì)材料為鑄鐵，其特點(diǎn)是耐磨，但較脆性，撞擊容易崩爛，導(dǎo)致經(jīng)常要更換，影響了機(jī)床的正常使用。針對(duì)該情況，筆者對(duì)箱體作了復(fù)查，由于位置限制，要把撥塊加厚已經(jīng)不可能，只能在材料變更來(lái)考慮。將撥塊改用45# 材料，加工后再進(jìn)行熱處理，（一般采用淬火約 820 度和回火約 180 度），使工件硬度提高到大約 HRC45 度左右，提高了撥塊的耐磨性，使用時(shí)就不那么容易撞爛。由于螺母座上的撥銷是用 45# 鋼制成，又沒經(jīng)過(guò)熱處理，硬度比改良后的撥塊低，顯得較容易磨損，而且撥銷與螺母座是過(guò)盈配合，拆卸更換較因難。通過(guò)翻閱有關(guān)資料，知道高速鋼有較高的硬度、較好的耐磨性和抗彎強(qiáng)度高，韌性也較好。于是我采用 準(zhǔn)12mm 的高速鋼沖針來(lái)制造撥銷，它的硬度達(dá)到 HRC55 度以上，比改良后的撥塊硬度高。經(jīng)過(guò)使用試驗(yàn)，其使用性能穩(wěn)定，效果相當(dāng)好，最后經(jīng)過(guò)客戶使用后也感到很滿意，至今也未聽到提出維修更換的要求。
4.3.3 螺母限位的確定 （如圖 3）
圖 3
由于原來(lái)開合螺母的互鎖、限位裝置已經(jīng)取消，沒有限位，螺母開多了便自動(dòng)脫落。怎樣才能保證螺母打開后不脫落，達(dá)到使用要求。經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)量，決定在箱體加一定位銷，在箱體上配作一 M12 的螺絲孔，銷釘采用 M12 的螺絲擰入孔中，再利用 M12 螺母作自鎖，防止銷釘松脫。銷釘直徑采用 準(zhǔn)12mm 作限位，這樣既達(dá)到對(duì)開合螺母的限位效果，而且方法較簡(jiǎn)便，成本也較低，拆裝更換方便，對(duì)箱體使用性能也沒有改變，大大地提高了生產(chǎn)效率，得到單位和客戶的好評(píng)。
5 、結(jié)論
通過(guò)對(duì)螺紋專機(jī)的改良，使車螺紋專機(jī)的使用性能大大提高，從開始經(jīng)常出現(xiàn)故障，經(jīng)常維修，更換零件，到后來(lái)讓企業(yè)滿意，再也聽不到企業(yè)的維修要求。
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