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河北華利機械配件有限公司

影響外圓磨床進給手輪力的因素

2014/4/24 12:27:00

        外圓磨床進給手輪力的輕便是進給系統達掉了呢? 現就以下幾個方面進行探討。手輪到穩定、淮確的根本保證。我們實測瑞士斯圖德(s tud er ) 公司R H U 高精度外圓磨床進給手輪力為2 k g f , 日本大畏鐵工所G CU 外圓磨床進給手輪力為3 k g f。而與之規格相類似的我國MG 1 4 3 2 高精度外圓磨床進給手輪力卻有很大差距。為了介決外圓磨床進給手輪力過重的問題, , 我們對M G 1 4 3 2 高精度外圓磨床進給系統作了一些理論上的探討和各種對比試驗, 剖析影響進給手輪力的各種因素。
        已知: 砂輪架和滑座的重量G = 50 0 k g f ,快速油缸及閘缸的工作壓力p = 10 k g f/ c m Z ,絲杠中徑D 中= 53.5 m m , 齒形半角a = 1 5。,手輪直徑D 手二2 50 m m ; 滾動導軌的摩擦系數f = 0.01。經計算手輪力* 為1.07 “ k g f。如果再把整個系統的起動慣量計算在內, 也只有Z k gf。但實測結果, 進給手輪力卻達到4 ~ 5 k gf。這么大的傳動損失都在那兒消耗掉了呢? 現就以下幾個方面進行探討。
        一、進給導軌形式的影響進給手輪力首先是要克服進給導軌的摩擦阻力(尸導)。
        一般認為改變進給導軌手輪的形式,如從滑動變為滾動, 能顯著改變進給手輪力的大小。我們對MG1432的進給導軌形式作了各種試驗, 并用液壓加力器測出手輪砂輪架系統的起動軸向牽引力。從這些數據可看出,滾動導軌所需要的軸向牽引力約為塑料導軌和靜壓卸荷導軌的十分之一。根據測出的軸向牽弓!力即可算出機床克服導軌摩擦力所需的手輪力理論值和實際值。從表中數據表明, 滾動導軌形式對手輪力影響是極小的。雖然各種滑動導軌的摩擦系數要比滾動導軌大近十倍, 可是所需要增加的進給手輪力只有1 k g f 左右。它只占實測進給手輪力的1/ 4 ~ 1/ 5 。
        可見, 手輪力不是按摩擦系統的倍數增加的。因此, 不論是從滑動導軌改為滾動導軌或由滾動導軌改為塑料導軌, 都不可能使進給手輪力有明顯的變化。由此可見,導軌形式不是決定進給手輪力的主要因素。
        二、閘缸力的影響為了消除絲杠及螺母之間的間隙, 提高進給剛度, 往往在系統中采用閘缸等予緊裝置。圖1 中閘缸頂桿8 在壓力油作用下將滑座7 推向右方。這給進給系統增加了一個附加的軸向牽弓!力, 從而直接地增加了進給手輪力。另外,閘缸力作用點對進給移動導軌面產生一個顛復力矩, 它不但使絲杠、螺母的接觸產生不良的影響, 而且還增加了一個對絲杠的軸向壓力,使絲杠兩端支承的摩擦阻力加大, 從而額外地增加了進給手輪力。因此設計時, 應盡可能地將閘缸力作用點的位置安排在導軌面的平面上。如采用液壓雙螺母的裝置, 能較好地介決閘缸力的影響, 使進給手輪力有一定程度的降低。為了得出閘缸力對手輪力的影響, 我們分別測出了進給系統在有閘缸力和無閘缸力時所需要的進給手輪力。表中數據比理論計算的要小一些, 尤其油缸工作壓力越小相差就越少??梢? 在合理選擇閘缸力的大小和作用點位置的前提下, 由于閘缸力而增加的進給手輪力才占整個進給系統手輪力的1/5。所以, 不能認為閘缸力是影響進給手輪力的主要因素。
        三、進給系統結構的影響進給系統的傳動對手輪力是一個無形的影響。尤其在快速油缸施加壓力油后, 整個進給機構所處的狀態給手輪力帶來的影響往往在設計時未給于足夠的重視。在試驗前, 為了排除導軌摩擦阻力和閘缸力的影響, 先將砂輪架和滑座7拆除。然后在快速油缸5 里通進壓力油, 此時, 絲杠3 快速向左。
        手輪前端球頭和堵頭1 的端面相接觸, 其右端球頭和活塞4 相接觸。絲杠3 在油缸壓力作用下受到擠壓。這時, 進給手輪力隨著工作壓力的增加而增加, 而且這個手輪力超過導軌摩擦阻力和閘缸力所需要的進給手輪力的總和。
        為了分清這個阻力是在哪兒產生, 我們將液壓加力器的加力點放在絲杠的齒輪節圓上(略低5 m ln )。分別測出起動絲杠所需要的力。從表3 可知, 當工作壓力為1 0 k g f / c m Z時, 起動絲杠的力矩為:M絲實= ( 12 一4 . 5 ) X 5 5 = 4 1 2 . 5 k g f / m m如果進行理論上的計算, 由于工作壓力,使絲杠受到3 8 1 k g f 的擠壓力。在絲杠兩端球頭接觸處的比壓較大, 實際上已不是點接觸而是一個4 m m 的圓面接觸。這樣, 可計算出起動絲杠要克服的摩擦力矩為30 4 k g f/ m m 。實測值和計算值的差值( l os . s k g f / m m )就是絲杠在壓力油作用下克服兩端徑向支承的滑動摩擦所需的力矩。
        顯然, 為克服這么大的摩擦力矩所需的進給手輪力再加上空載時(即p = 0) 要克服的摩擦力矩所需的進給手輪力, 其計算值竟高達1 .76k g f 。通過實測與計算數據相比較, 表明: ¹ 將近一半的進給手輪力完全消耗在絲杠兩端摩擦面,工作壓力越小, 摩擦損失就越小。所以, 要想將進給手輪力減少, 就必須減少絲杠端面的摩擦損失。也就是在保證砂輪架快速前進時適當地減少快速油缸的推力。但是液壓系統工作壓力是影響工作臺換向系統性能及閘缸力變化的, 因此不能用降低工作壓力的辦法來減小快速油缸的推力; 同時, 為了保證原傳動結構的形式不變, 我們將該結構的快速油缸改為差動油缸。前左油腔在機床工作時一直保持恒壓力油; 只在砂輪架快速前進時, 將右油腔的回油改為壓力油。由于左右油腔活塞有效面積不等, 右腔大于左腔,以實現砂輪架快速進給。這時, 工作壓力P =1 0 k g f / e m Z 時, 絲杠所受的擠壓力為2 2 7 k g f ,比原來降低1 5 4 k g f 。另外, 把絲杠兩端球頭的軸向滑動支承改為滾動支承。
        右端采用一對推力軸承, 左端在堵頭上用一個推力軸承支承。這樣, 在不改變原來油缸直徑的前提下,能大大地減小絲杠承受的擠壓力, 加大了手輪砂輪架后退的推力, 不但使砂輪架快速后退速度提高, 而且可盡量地減小閘缸的推力, 以滿足克服進給導軌摩擦阻力的需要, 其結果進給手輪力便能達到輕便的要求。經如此改動, 在去除砂輪架和滑座的情況下, 測出該系統的進給手輪力(見表4 ) , 比原結構的進給手輪力要小得多, 根本上減少了整個進給系統的摩擦損失。另外, 我們將原用滾動導軌改為用塑料導軌, 其所需要的手輪力還要小一些。這更進一步證明系統中絲杠兩端所承受的擠壓力造成的摩擦損失是影響進給手輪力的主要因素。至于進給系統中齒輪嚙合的摩擦損失, 絲杠螺母傳動的摩擦損失等, 也是對進給手輪力有一定的影響, 而且在一定的傳動結構下是不可避免的。所以, 這些因素的影響都應在結構設計時, 給于足夠的重視。
        四、裝配調整手輪的影響在裝配過程中, 由于零件加工的誤差以及調整的不得當, 都會給系統帶來較大的摩擦損失。M G 1 4 3 2 的進給系統中, 半螺母與絲杠的接觸不良; 支承齒輪的扇形板端面與絲杠支承孔不垂直; 手輪軸前后支承的不同軸度, 絲杠軸前后支承的不同軸度等因素, 都會使進給手輪力大大增加。在裝配調整中, 更應注意:絲杠與半螺母之間的配合間隙應在0.08~0.12mm, 而且半螺母的固定平面和絲杠的母線應與進給導軌平行;快速油缸的活塞與缸體配合間隙不宜過大,以免影響絲杠前后支承與進給導軌的不平行;絲杠右端兩個推力軸承由螺母工緊固后, 應保證活塞在絲杠上轉動靈活, 而且軸向竄動應小于0.01mm;¼ 閘缸頂桿8 與v 型導軌應平行, 與缸體配合間隙應在0.01~0.015mm范圍內。
        另外,定位柱9 裝人滑座7 時, 其定位面應與頂桿8垂直。所有這些裝配調整產生的摩擦阻力, 都不是系統中的固有因素, 它是人為的, 是完全可以避免的。只有精心裝配, 才能減少裝配調整對進給手輪力的影響。

華利膠木手輪