摘要: 由于深孔钻床进刀机构的丝杠丝母传动副因磨损产生间隙，引起窜刀现象，通过研究分析，设计出消隙方案，并且得以实施，避免了窜刀现象的发生。
   
       关键词: 深孔钻床; 传动副; 柔性消隙机构; 窜刀

       1、原因分析
 
       中国一重轧电分厂 10 m 深孔钻床是产品深孔加工工序重要精加工设备，机床钻杆箱进给丝杠丝母因磨损出现间隙，而产生窜刀现象，严重影响了产品关键工序内孔的加工质量，降低了机床的生产效率，增加了刀具成本。一些核电、军工产品如舵杆、中间轴的内孔加工要求相当严格( 内孔表面粗糙度要求 Ｒa = 0． 8 μm) 。在进行最后一刀光孔时，一旦出现窜刀现象，就会致使零件报废。
 
       2 、实施方案与理论计算
 
       机床钻杆箱采用丝杠和单丝母传动副，丝杠旋转带动钻杆箱进、退刀。当丝杠与丝母的正常磨损量超过 0． 5 mm 时，就会使加工过程中出现 1mm( 丝杆为双头) 的窜刀量，产品内孔的粗糙度就难以保证了。尤其是在关键的最后一刀，上光刀片光里孔时，内孔表面粗糙度与尺寸精度均无法控制。同时窜刀也会使刀具损坏，反复退出镗杆，更换刀具，耽误了大量时间，这种情况下只能走刀 100 mm / h ～ 200 mm / h，严重制约了生产。经 过理论计算、分析、讨论决定: 在钻杆箱尾部加装一套丝母 B、丝母座体 B、弹簧、挡板、拉杆等 32个零部件构成的柔性消隙机构，如图 1 所示。当丝杠丝母磨损出现间隙时，通过弹簧弹性自动补偿消除间隙。根据切削原理计算最大切削力沿 Y轴方向的分力 Fy≈3 800 N，用 14 组弹簧调整压缩量 h = 20 mm，产生 F0 = 14hPS = 3 833 N，可以满足要求。
  
      
  
                                                图 1 改装后的机床外观图
  

       
  
                                             图 2 消隙机构示意图
 

       3 、加工制作与安装调整
 
       3． 1 加工制作
 
      需要加工丝母座体，镗丝母座体里孔120 + 0． 20 mm。原 丝 母 外 圆 120 + 0． 05 mm，留0． 15 mm 间隙配合，这样丝母 B 可以在丝母座体内往复运动。丝母通过 12 mm × 80 mm 的键实现周向定位，丝母座体按照丝母行程铣成 12 mm ×120 mm 通键槽。在丝母座体的正面，沿着内孔局部钻安装弹簧的底孔。加工挡板后，所有零部件
准备完成。
 
      3． 2 安装调试
 
      3． 2． 1 丝母 B 与丝母座体的安装调试首先将 14 组弹簧安装到预钻的底孔中，将挡板装在丝母 B 上后一同装入丝母座体内，装上定位键，如图 2、图 3 所示。检查丝母座体与丝母 B相互反复运动是否顺畅。
  
                                  

  
                                                     图3 丝母座体
 

      3． 2． 2 总装
 
     将原机床钻杆箱的丝杠拆卸下来，将消隙机构安装在钻杆箱体后面，调整中心高，并且保证两个丝母 A、B 的距离是丝杠螺距( 20 mm) 的整数倍，调整调节拉杆( 见图 2) ，使弹簧压缩到 h = 20mm，回装丝杠，可以同时旋转通过丝母 B、A，定位丝杠后再次调整放开调节拉杆，丝母 B 反向受力，间隙消除。
 
     4 、效果验证
 
     ( 1) 经过 6 个月生产实践证明: 解决了因丝杠、丝母磨损产生间隙引起的窜刀现象，并且走刀平稳，能够达到 300 mm / h ～ 600 mm / h。
     ( 2) 降低了维修人员的劳动强度，降低了维修成本，减少了使用刀具成本。
 
     通过对深孔钻床进刀机构的改进，设计增加了柔性消隙机构，解决了因丝杠、丝母磨损产生间隙而引起的窜刀现象，切实提高了机床加工的可靠性，满足了关键产品的质量需求，提高了机床的生产效率，降低了成本。