微（wēi）量進給機構（gòu）剛性構件設計優化

1前言

微（wēi）進給機構是精密機械和（hé）儀器中常用的一種機構。許多微進給機構使用傳統的（de）剛性機械傳動，但現在非剛性機械傳動（dòng）已經發展到取（qǔ）代（dài）原來的剛性機械傳動，並得（dé）到了很好的應用。

2問（wèn）問題

重慶某精密機械廠接到一家光學儀器廠的生產訂單，要（yào）求（qiú）製造兩台非標精密車床。主要製造難點是該車床水平（píng）進給手輪的刻度盤分為100個方塊，每個方塊的水平進給（gěi）量≤ 0.001mm。

根據訂貨方的要求，這（zhè）台精密（mì）車床的水平進給手輪每轉一（yī）次，進給量最多0.1mm。如果采用傳（chuán）統的螺母和齒輪傳（chuán）動係統，就可以滿（mǎn）足（zú）要求。但這種設計的一個主要缺點是齒輪傳動係統之間有間隙，手（shǒu）輪反（fǎn）轉時的進給量（liàng）無法保證；其次，這種設（shè）計占用空間太大，成本太高。因此，應（yīng）采用其他更（gèng）好的設計（jì）方（fāng）案。

3個解決方案（àn）

當作者了解到（dào）這些信息後，他（tā）向（xiàng）這家精（jīng）密機械廠的技術人員提（tí）出了一個新的解決方案，這個方案得（dé）到了批準。

該方案采用基於液（yè）壓原理的微進給機構，仍然使用絲杠螺母，結構對稱。活塞的外圓與（yǔ）座（zuò）的內（nèi）孔間（jiān）隙配合，活塞的內孔與活動銷的（de）外圓間隙配合（hé），活塞的內螺孔與螺杆間隙配合，座的內（nèi）孔填充鈣基潤滑脂（zhī），左右兩端的螺釘為右旋螺紋。左邊的（de）活塞導（dǎo）杆除了導（dǎo）向（xiàng）外，還與刀架相連，用於推動（dòng）車刀進給和輕微退刀。

其工作原理如下。

設（shè）螺距(導程)為T，活動（dòng）銷（xiāo）的有效截麵（miàn）積為A1，活塞（sāi）的有效截麵積為A2。

在（zài）視圖A-A中（zhōng），如果逆時（shí）針轉動手輪，由於閥座內孔中（zhōng）的鈣基潤滑脂是不可壓縮的(體積不變)，左活動銷相對於活塞（sāi）向左移動T，活塞必然向右移動T′。可移動銷向左絕對位移是x = t-t’。因此，鈣基潤（rùn）滑脂的體積減少A1x，增加A2T’。根據鈣基潤滑脂體積不變的原理，有A1x = A1(t-t′)= A2T′。此時，右邊的活塞也將t '向右移動。活動銷相對於活塞向左移動t，向左移動的絕（jué）對量為（wéi）t-t′= x，因此，此時座椅內孔的體積減少（shǎo）量為v1 = a2t′，增加（jiā）量為v2 = a1(TT′)，這樣就可以得到v1 = v2。所（suǒ）以，這個時候，座（zuò）體的右腔就不（bú）會出現真空，也不會爆裂。此時，鈣（gài）基（jī）潤滑脂仍處於正常的連續加注狀態。

兩側的活塞同時向右移動T’。如果手輪反方向旋（xuán）轉，左右活塞同時向左移動T′，t″,可以得到:T′= A1T/(A1+A2)。如果A1 < < A2，那麽T' < < T，活塞將輕微移動。

在這台車床上，取活銷直徑D1 = 20mm，活塞直徑D2 = d1=20mm，導杆直（zhí）徑D3 = 12mm，螺紋M16，導程（chéng）T = 2mm，則A1 = π D12/4 = π 202/4 = 100π，A2 =πD22/4-πD12/4-πD32/T ' = a1t/(A1+A2)= 100π×2/(100π+3464π)≈0.057(1即手輪每轉動一次，活（huó）塞（sāi）(刀具)移動0.057 mm，如果手輪隻轉動1/100圈(即1格)，活塞(刀具)隻會移動0.00057mm，因此（cǐ）其精度可以滿足訂貨方的要求。