數控機床中的功能部件鋼球定位分度盤的精確設計
2008-07-09摘要:本文對鋼球定位分度盤機構在數控機床、轉搭式組合機床以及各種回轉工作臺中的精確設計,分析了影響分度定位精度的因素,提出了解決方法并給出了使用實例。
在數控機床和轉搭式組合機床以及各種回轉工作臺中,常用的分度工作臺分度、轉位和定位工作是按照控制系統的指令自動進行的,每次轉位回轉一定的角度(90°、60°、45°等),但實現工作臺轉位的機構卻很難達到分度精度的要求,所以要有專門的定位元件來保證,因此,分度定位元件往往是分度工作臺設計、制造和調整的關鍵部分。目前常用的定位元件有插銷定位、反靠定位、齒盤定位和鋼球定位等。為了獲得高精度的分度,廣泛采用鋼球定位分度盤機構。它具有齒盤定位的一些優點,自動定心和分度精度高,且制造簡單,鋼球可外購,尤其對尺寸較小的高精度分度回轉工作臺采用鋼球定位也很理想。鋼球定位是利用鋼球直徑大小可以預選到誤差很少范圍的原理,從而獲得精密的分度精度。本文進行了鋼球定位分度盤機構的結構設計,分析了影響鋼球定位分度盤機構的分度精度的因素,并提出了解決方法。
1 結構工作原理
鋼球定位分度盤機構的結構見圖1。它依靠高精度的基圓盤4和高精度的鋼球來提高分度機構的精度。用¢8鋼球120粒無間隙地排列在¢297.61238毫米的基圓柱上,并接觸于同一端面,壓緊圈5套在鋼球外面,30°的一圈斜口正對著鋼球,當壓緊圈壓緊時,將鋼球壓緊在基圓柱和端面上。除此之外,為防止鋼球沿圓周轉動而破壞分度,在某一對鋼球之間裝一個高強度鋼做成的楔頭圓柱銷12,其頭部是45°楔面,以保證高精度分度。這種機構可以用來加工齒牙盤(即端面齒分度盤)等高精度分度的工件。
工作時,當手柄7順時針轉動時,使升降螺套9帶動主軸與工作臺1上升,此時壓緊圈5帶動鋼球上升,即可轉動工作臺進行分度。Z后逆時針轉動手柄7,就能使升螺套9下降并夾緊,鋼球的分度原理如圖2所示。
2 影響分度精度的因素分析及解決方法
2.1 鋼球的選擇
鋼球的尺寸精度是分度精度高低的決定因素。為此,鋼球的精度是以預選的方法來保證的。用1微米的測微儀,預選直徑誤差為1微米的鋼球240粒,按要求鋼球的直徑大小誤差與真圓度Z好預選在0.5微米以下。
2.2 基圓盤的加工
基圓盤的基圓直徑要求較高,基圓直徑的計算如下:
舉例如圖3,鋼球直徑為¢8毫米。已知圓周等分n=120,所以∠AOB=3°,AB為鋼球連心線,所以AB=8,OC為三角形中∠AOC的角的平分線,于是△ACO為直角三角形,而∠AOC=1°30′,則:AO=AC/sin1º30
