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车削螺纹传动链的选择与加工误差分析
2013-3-13  来源:  作者:武汉工交职业学院 杜 军

      螺纹是轴类零件外圆表面加工中常见的加工表面,且加工方法很多,其中车削螺纹是应用最广、也是最简单的一种螺纹加工方法。CA6140卧式车床的一个极其重要的性能就是利用车刀车削各种内外螺纹。

 

      1.不同制式螺纹参数

 

      CA6140车床能车削常用的米制、英制、模数制、径节制螺纹,大导程以及非标准和高精密螺纹。

 

      各种制式螺纹参数如下:

 

      米制螺纹:基本参数为螺距tmm),T= t .

 

      英制螺纹:基本参数为每一英吋长度内包含的牙数a,即a(牙/吋),换算成螺距Ta=1/a吋(或Ta25.4a .mm)。

 

      模数螺纹:一般米制蜗杆的螺纹称为模数螺纹,螺纹的基本参数是以与蜗杆相啮合蜗轮模数m(毫米)来表示,因此,蜗杆螺纹的螺距就等于蜗轮的周节长度Tmπm(单位为mm)。

 

      径节螺纹:一般英制蜗杆的螺纹称为径节螺纹,这种螺纹的基本参数是以与蜗杆相啮合蜗轮参数径节DP来表示,其含义是DPZD′(齿/吋)。(Z—蜗轮齿数; D′—蜗轮分度圆直径,吋)蜗杆的螺距应等于此周节长度TDPπDP吋 或 TDP25.4πDP毫米。

 

      2.车削螺纹传动链运动平衡式

 

      车削螺纹传动链运动运动平衡式为:

 

      T=1主轴×μ×T

 

      式中:

 

      T—丝杠导程;

 

      1主轴主轴转一周的量值;

 

      T—CA6140车床丝杠导程(12mm);

 

      μ—从主轴到丝杠之间全部传动付的传动比;

 

      μμ定×μ挂×μ基×μ×T

 

      μ主轴至挂轮之间的固定传动比;

 

      μ挂轮传动比;

 

      μ基本螺距变速组,传动比共有8种;

 

      μ倍增组,传动比有4种,其作用是扩大基本组螺纹导程,改变μ倍值可使螺纹导程成倍增加。

 

  

  

      3.非标准螺纹和高精密螺纹的加工

 

      利用离合器将传动轴和丝杠连成一整体,将主轴传来的运动经过挂轮直接传到丝杠,不经过进给箱内任何传动副,使传动路线大大缩短,减少了传动副的制造、装配误差而导致的传动误差对螺纹加工精度的影响,提高了传动精度,靠专门搭配精度高的挂轮来得到所需车削的螺距。其传动链平衡式为:

      1主轴×μ定×μ×T丝=T

 

      μ=a/b×c/d=T/12             μ定=1

 

      由于不受进给箱传动比限制,所以可以利用这条传动链加工任意螺距的非标准螺纹。

 

      4.实例分析

 

      4.1 CA6140上加工导程T21mm 螺纹

 

      1)导程分析:这是一个大导程螺纹,将2145.25 2161.31的值与车床螺纹导程表对照,表中没有与之相等的数值,所以不能用导程扩大传动链,只能选用非标准传动链进行加工。

 

      2)挂轮齿数确定:

 

      μ=a/b×c/d=21/12=(3030)×(3520)这里a =b = 30, c =35 , d =20

 

      3)校核不相碰条件:

 

      ab c22c d b22

 

      ab60c2257 c d=55b2252

 

      挂轮齿数选择合理。虽然挂轮齿数的排列组合共有4种,但并不是每一种都可行,必须根据现有的挂轮和不相碰条件来确定。

 

      4.2 CA6140上加工模数m8mm的精密模数螺纹

 

      1)如果螺纹精度不很高,则可选用机床的“扩大螺距机构”传动链。m扩=m标×μ扩由模数螺纹表查得:m标=(74)×μ基×μ倍=2 mmm扩=m标×48 mm

 

      2)如果螺纹精度较高,可选用高精密螺纹加工传动链,此时挂轮可根据下式配

 

      μ=a/b×c/d=Tm/12=πm/12

 

      此时,因有因子,只能取近似值,即

 

      μ′≈3 m12=(4020×3030

 

      则传动比的相对误差为:

 

       =Δμμ=(μμ′)/μ

 

      式中μ—挂轮传动比理论值;μ′—挂轮传动比实际值。

 

      ①计算加工误差:因挂轮传动比是取的近似值,所以要检查实际传动比引起的螺纹长度加工误差ΔLmΔLL=2.0933332)/2.093333×100044.585mmm

 

      因挂轮传动比误差使加工出来的丝杠每米长度的螺距误差△L太大,显然车床现有挂轮不能满足螺纹螺距精度要求,此时必须选用专用挂轮进行螺纹加工,根据下式选配挂轮齿数:

 

      μ′=3.14×812≈6530×2930)=2.0944443

 

      ΔLL=2.09333332.0944443)/2.0933333×1000=-0.5307mm/m

 

      ②校核不相碰条件:a65c 29bd30 ab95c2251 cd=59b2252

 

      5.结果分析

 

      从以上计算结果来看,导程T21 mm螺纹加工采用了非标准传动链进行加工,虽然挂轮传动比μμ′,δ=0,但螺纹的加工误差是绝对存在的,这是因为加工系统总是不可避免地存在系统性误差和随机性误差。任何一种加工方法不管多么精密,都不可能把零件加工得绝对准确,与理想的完全相符。但因机床是加工机器的机器,其制造精度相当高,因而可以满足一般加工精度要求。加工m8mm的精密模数螺纹采用了不同的传动链,但其加工误差值却有很大差异。当采用“扩大螺距机构”传动链时,虽然δ=0,但因其传动链较长,所有传动副各种性质的误差都会影响加工精度,产生误差累积,所以加工精度不很高。采用高精密螺纹加工传动链时,虽然克服了上述缺点,但又有可能因δ≠0而降低加工精度。当采用一般常用挂轮加工时其ΔL高达44.585mmm,当采用专用挂轮进行加工,则ΔL大幅度降低,仅为-0.5307mm/m,挂轮中仅配制了一个Z29的齿轮。

 

      总之,在选用螺纹加工传动链时,不仅要考虑精度要求,还要考虑到工艺的成本高低,如果挂轮的制造成本太高时,其工艺性就不是很好,此时就应考虑其他的工艺方法。

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