螺纹专用车床的改造
2020-4-27 来源： 佛山市顺德区容桂职业技术学校 作者：许大试
摘要：本文通过对加工螺纹专用车床的结构进行改造，使该机床的使用性能有了较大的提高，并提高了零配件的使用寿命，从而使车床工作安全可靠。通过此次改造，使客户和本单位都收到较高的经济效益。
关键词： 脱落；极限位置；使用性能
0 引言
生产应用专机是企业提高生产效率和经济效益的重要手段，只要能根据生产需要，对设备加以改进，提高设备的使用性能，便能收到良好的效果。为能满足企业的加工，需用一种专门车削螺纹的机床，于是决定利用现有的设备 C6132A 车床改制成螺纹专用车床，以满足客户的使用要求。
螺纹专用车床是厂家为了提高生产效率，增加经济收入的一种主要设备，是用于车、削、管螺纹的一种专用机床。由于现有的 C6132A 普通车床，对产品的加工要求有一定差距，而且有部分功能是用不上的。于是利用现有的产品 C6132A 车床改装成螺纹专用车床，以满足加工的使用要求。
1、 螺纹专用车床的总体结构
螺纹专用车床主要由：床身与床脚，床头箱，走刀箱，溜板箱，溜板部件，挂轮，电机与电器等各部件组成。与普通车床相同，车螺纹专机主要由电机传出动力，通过皮带轮传动把动力传入床头箱，再通过一系列的齿轮传动使主轴转动。而主轴获得转速是由电机转速和齿轮变换传动比获得，最高转速为 1400 转/分。然后由床头箱输出挂轮，再传入走刀箱，通过走刀箱变换齿轮获得不同的
进给量，最后再传出丝杆，丝杆带动溜板箱内的开合螺母，使溜板箱与溜板部件作直线移动，即获得刀具的切削螺纹运动。与普通车床不同的是，溜板箱部件自动进给机构（即杠杆传递动力部分及杠杆）已经取消，只剩下开合螺母机构，这就只能通过丝杆来完成溜板部件作直线进给运动的传递。
2 、车螺纹专机的改装形式
车螺纹专机在原 C6132A 的基础上作如下改动：
①由于结构的需要，床身比原来加长 250mm，（即从原来车削长度 750mm 改为 1000mm），而传动丝杆也相应加长 250mm。加长后床身导轨精度保持不变，（即国标要求为 0.02/1000mm）。
②取消尾座部件，小刀架部件和中拖板横向移动丝杆部件。而刀架则用专用刀盒代替。
③溜板箱内各传动机构除开合螺母机构外全部取消。
3、 车螺纹专机的试制及改造建议
车螺纹专机正式投入生产，由于部分零部件取消，所以在加工时节省了很多时间，通过一系列的零件加工，很快进入到部件安装、总装和调试，不到一个月时间便把产品交付企业使用。初时，企业对我们改装的产品也很满意。但经过一段时间使用后，企业又对车螺纹专机提出了新的要求：
①为提高生产效率，要求把主轴的转速提高 400-500转/分。
②解决挂轮过渡齿经常崩齿现象。
③由于开合螺母由气缸操纵，撞击较大，容易导致开合螺母开合困难，而且经常发生脱落现象，拨块也很容易撞崩，经常使用不到一个月就需要更换零件，因此要求彻底解决。
4 、车螺纹专机的改造
针对企业提出的要求，组织有关人员进行研究解决，最后决定采用如下的方案。
4.1 提高主轴转速
要提高主轴转速，若改变床头箱内的齿轮齿数，必需重新复查计算传动比，而且加工难度相应较大，也加重了成本，生产周期又加长。
图 1
通过测量数据，可以把主动轮（即电机皮带轮）直径加大，通过改变传动比来提高主轴转速。这种方法加工较简便，成本也没有提高。通过把电机皮带轮从原来的准104mm 改为 准136mm，通过计算传动比，可以把主轴转速提高 400 转/分，达到了企业提出的要求。（如图 1）
根据主轴转速传动比计算公式：
n =1420 ×104/192 ×20/20 ×65/35 ×35/35 ×0.98 ≈1420转/分改造后主轴最高转速：n =1420 ×136/192 ×20/20 ×65/35 ×35/35 ×0.98 ≈1830转/分改造后的各轴的转速均未超过其支承滚动轴承的极限转速，这样既节约了成本，又满足了客户的要求。
4.2 提高过渡齿轮的使用寿命
在 C6132A 车床原设计时是考虑到切削条件恶劣及安全等角度，可能出现各种事故，因此，挂齿轮过渡齿是用尼龙加工而成，主要起消音和保护作用。但现在改为车螺纹专机，它的切削力较小，加工条件比较好，所以我就从改变过渡挂齿轮的材料入手，因挂齿轮模数较小 m=1.75，齿的强度较弱。要改动需把齿轮模数加大来提高齿根的强度，这样，齿轮外径也相应增大。但床头箱输出轴到走刀箱输入轴的中心距较小，而挂齿轮直径加大后，两轴之间就装不下成组挂轮，因此，此方法是行不通。如若在材料上作改变，以增强齿的强度，其它的零件可以不变。若采用铸铁，这在过去的机床是应用较多的，而且铸铁齿轮耐磨，强度比尼龙齿轮要高，且加工性能较好，成本也较低，按正常使用齿轮是不易崩齿的。于是决定改用耐磨铸铁代替尼龙制造过渡齿轮。经过客户试用，与我的设想吻合，基本上没有出现崩齿现象。
4.3 保证开合螺母不脱落。提高拨块使用寿命，确保开合螺母的限位装置。
4.3.1 克服对开合螺母脱落现象
图 2
当拨块处于该状态时，螺母是合上的。（如图 2（a）），当拨块处于该状态时，螺母打开至极限位置，此时螺母座上两拨销的直径切点刚好与槽口相接（如图 2（b））。而拨块原设计宽度为 45mm，手动开合是满足要求的。而现在使用气缸操纵开合，冲击力较大，使用次数多了，拨块两端槽口自然形成喇叭口，这时拨块就不能限制拨销的死点位置，至使开合螺母脱落。针对出现的问题，通过分析研究，对溜板箱尺寸作了检查，发觉安装拨块的位置还有空间，可以让拨块转动，于是决定采用较简便又节约的方法。只需把拨块在原来的基础上宽度方向每边加大 5mm，（如图 2 （c）（即把尺寸45mm 改为 55mm），通过改良试验，使拨块在打开到极限位置时，螺母座上两拨销的极限位置仍处于拨块槽口5mm 内，（如图 2（c））这样，开合螺母即使撞宽了也不会轻易脱落，而且螺母开合起来就比较畅顺。收到较好的效果。
4.3.2 提高拨块的使用性能
拨块原来设计材料为铸铁，其特点是耐磨，但较脆性，撞击容易崩烂，导致经常要更换，影响了机床的正常使用。针对该情况，笔者对箱体作了复查，由于位置限制，要把拨块加厚已经不可能，只能在材料变更来考虑。将拨块改用45# 材料，加工后再进行热处理，（一般采用淬火约 820 度和回火约 180 度），使工件硬度提高到大约 HRC45 度左右，提高了拨块的耐磨性，使用时就不那么容易撞烂。由于螺母座上的拨销是用 45# 钢制成，又没经过热处理，硬度比改良后的拨块低，显得较容易磨损，而且拨销与螺母座是过盈配合，拆卸更换较因难。通过翻阅有关资料，知道高速钢有较高的硬度、较好的耐磨性和抗弯强度高，韧性也较好。于是我采用 准12mm 的高速钢冲针来制造拨销，它的硬度达到 HRC55 度以上，比改良后的拨块硬度高。经过使用试验，其使用性能稳定，效果相当好，最后经过客户使用后也感到很满意，至今也未听到提出维修更换的要求。
4.3.3 螺母限位的确定 （如图 3）
图 3
由于原来开合螺母的互锁、限位装置已经取消，没有限位，螺母开多了便自动脱落。怎样才能保证螺母打开后不脱落，达到使用要求。经过反复测量，决定在箱体加一定位销，在箱体上配作一 M12 的螺丝孔，销钉采用 M12 的螺丝拧入孔中，再利用 M12 螺母作自锁，防止销钉松脱。销钉直径采用 准12mm 作限位，这样既达到对开合螺母的限位效果，而且方法较简便，成本也较低，拆装更换方便，对箱体使用性能也没有改变，大大地提高了生产效率，得到单位和客户的好评。
5 、结论
通过对螺纹专机的改良，使车螺纹专机的使用性能大大提高，从开始经常出现故障，经常维修，更换零件，到后来让企业满意，再也听不到企业的维修要求。
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