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車床絲光杠（gàng）機動托架

2016-11-14 來源：蘭州蘭石能源裝（zhuāng）備工程研究（jiū）院有限公司作者：張海強（qiáng）宋傑

摘要：確定機架和活動構件（jiàn）數及組成運動副兩（liǎng）構件間的相對運動特性。

關鍵詞：定位準確；安全可靠；高效

在現代（dài）金屬切削機床中，工作台(溜板（bǎn）箱)進給中，常常由於機床絲杠和光杠(以下簡稱兩杠)因其自重而（ér）產生彎曲變形，從而（ér）影響機床的加工（gōng）精度以及（jí）產（chǎn）生爬行等（děng）現象。統計資料表明，當兩杠長度為5 m時，因其彎曲變形而產生的（de）下垂量約為6 mm；當兩杠長度為8 m時，因其彎曲變形而（ér）產生的（de）下垂量約為12 mm。兩杠彎曲變（biàn）形，不僅影響傳遞運動的精度和平穩性，而且對機床的使用壽（shòu）命也十分不利，是產品設計中不容忽（hū）視的重要因素（sù）。為了解決這一問（wèn）題，須在兩杠下部適當部位增（zēng）加輔（fǔ）助（zhù）支撐以提高其剛度（dù）。輔助支撐有多種形式，如：手動托架、隨動（dòng）托架和機動（dòng）托架。其中以機動托架為（wéi）最佳，它能在（zài）溜板箱接近（jìn）時自動地脫開兩杠，縮（suō）進機床床身內，當溜板箱遠離後又自動地伸出（chū）並重新托住兩（liǎng）杠，整個過程完全自動，既保證了運動的性能，又減（jiǎn）輕（qīng）了操作者的勞動強度。因此，機動托架在長規格臥式車床上得到了廣泛的應用。

1.托（tuō）瓦運動軌跡

根據機動托架功能，托架上托瓦的運動軌跡如圖1所示。

其中：4一B，托瓦下（xià）降脫開兩杠；B_c，托瓦縮進床身內。當溜板箱遠（yuǎn）離托架一定距離後，托瓦的運動軌跡與上述相反，即：C’一B’，托（tuō）瓦伸出床身外；曰’一A’，托瓦上升托住兩杠。當曰7一A’托瓦上升複位後，托瓦重新托住（zhù）兩杠。由於運動軌跡有（yǒu）一（yī）個明顯的轉折，故一般的四連杆機構(平麵)不易實現，我公司大型產品上的機動托架為（wéi）一個（gè）六連杆機構（gòu），如圖2所示。

(1)托瓦下降

托架動作（zuò）過（guò）程（chéng），選定構件1為主動(起始)構件（jiàn），當其向右（yòu）移動（dòng）時，如設法使構件5不動（dòng），則構件2必然順時針（zhēn）旋轉，構件3逆（nì）時針旋轉，構件4以（yǐ）D為中心逆時針（zhēn）旋轉（zhuǎn），使E轉（zhuǎn）到E’位置，即由實線（xiàn）位置（zhì）移至（zhì）虛線位置，如圖2a所示，即實現了托瓦下降，脫開兩杠。

圖2托架機（jī）構運動原理圖

(2)托瓦縮進

當構件1繼續向右移動並推動構件2沿順時針繼續轉動時，迫使構件3與（yǔ）構件4合為一體，此（cǐ）時構件便（biàn）由六連（lián）杆轉化為五連杆，構成一個四連杆基本杆組，如適當選取各構件的長度(使（shǐ）其成（chéng）為一個平行四連杆機構（gòu）)，即可實現托瓦（wǎ）的後（hòu）退，縮到床身內適當位置，如圖2b所示。

2.托架設計要點

我們（men）知道，要使平麵連杆機構按正確的運動規律動作，其充分必要（yào）的條件（jiàn）是在全部運動過程中機（jī）構的自由度數與起（qǐ）始構件(主動件)數相等。對此機構來（lái）說，起始構件數為1個，所以在整個過程中，其（qí）自由度數必須始終保持1。為了實現托瓦下降及後退的軌跡，機構在運動中存在一個（gè）由六連杆轉化為五連杆機構的過程，所以必須設計這樣一種約束。它隻在機構運（yùn）動過程中的（de）某（mǒu）一部分起約束作用，而在另一部分應失去（qù）約束作用（yòng），以使運動全過程中機構的自由度始終保持為l，從而確（què）保運動的準確、可靠。

3.機動（dòng）托架工作原理

本機（jī）動托架安裝在床身上，並（bìng）由安裝在溜板箱下麵的控製板7(如圖3)來控製托瓦的下降離開兩杠，或上升托住兩杠。當（dāng）軸（zhóu）1向右移動時，使托瓦下降並縮（suō）進床身內（nèi）；當溜（liū）板箱移過機動（dòng）托架後，軸1向左移動，使托瓦伸出床身並上升托住兩杠。我公司大型臥式車床（chuáng）上所采用的伸縮式機動托架，經過不斷改進和多年使用，實踐證明，這（zhè）種托架是目前較為理想的一種結構（gòu），其工（gōng）作原理如圖3所示。大拖板在運動（dòng）過程（chéng）中，當溜板箱接近兩杠托架時，固定在溜板箱上的控製板7，首先觸動滾子2，使軸1向右移動。此時（shí），機構為（wéi）一平麵六連杆機（jī）構，其中軸1、連杆3、連杆4、托架5、連杆9為5個活動構件，相當於圖2a中構件l、2、3、4、5。即（jí）A、B、C、D、E、F為6個平麵低副，G點為一高副。撞塊6固定在（zài）托架5上（shàng）(可調)，螺栓8和lO固定在（zài）床身上，螺栓8隻限製撞（zhuàng）塊6，同時（shí）也限製托架5水平向右移動，而螺（luó）栓10隻限製連杆9水平向左移動。因此，撞塊（kuài）6、螺栓8和10共同構成了一個高副，限製了機構水平方向的一個自由度。所以，機構的自由度為：

此時，當軸1推動連杆3，使其順時針轉動時，連杆9不動，所以，連杆（gǎn）4逆時針轉動，托架5逆時針轉動，實現了托瓦的下降，脫開兩（liǎng）杠。在（zài）托架5上設計有

圖3機動拖架（jià）工（gōng）作原理圖

一小凸台，通過（guò）計算（suàn），使其位置（zhì）滿足這樣的條件：當托瓦脫開兩（liǎng）杠時，撞塊6有3．2 mm以上（shàng）下降量，這時，使連杆4相對於托（tuō）架5不可能（néng）繼續轉動，而（ér）視為一體，機構則轉化為五連杆（gǎn）機構，活動構件數為（wéi）4個，即軸1、連杆3、連杆4(或托架5)和連杆9，低副數為5個，即圖（tú）2b中（zhōng）構件（jiàn）l、2、3(或4)、5。即A、曰、c、D和，點。由於此時撞塊6和螺栓8已脫離接（jiē）觸，而連杆（gǎn）9的運動趨勢是順時針（zhēn）轉動，故螺栓10對它失去約束作用，所以（yǐ）此時隻剩G點一個高副，機構的自由度數仍為：

所以，當軸1繼續向右移動而推動連杆3順時針轉動時，由於連杆3、托架5、連杆9及機架構（gòu）成（chéng）一（yī）個平行四連杆機構（gòu），故（gù）托瓦沿一斜（xié）線後移，直到移（yí）至床身內（nèi）的預定位置。

當溜板箱移過托（tuō）架位置後，控（kòng）製板7向相反的方向推動滾子2，而在彈（dàn）簧1l的（de）作用（yòng）下也使軸1向左移動，與此同時，連杆4與托（tuō）架5仍靠在一起，機構的自由度仍為l。所以（yǐ），軸1帶動（dòng）連杆3逆（nì）時針轉（zhuǎn）動，並通過（guò）托（tuō）架5帶動連（lián）杆9逆時針轉動（dòng），使托瓦移出床身。當托瓦移至兩杠下（xià）方後，連杆9與螺栓10接觸，使連杆（gǎn）9不能繼續轉動，連杆3在（zài）軸1的帶動下繼續逆時針轉動，使連杆（gǎn）4和托架5順時針轉動，托瓦抬起並重新托住兩杠。這樣就完成了一個（gè）動作循環。

4.結（jié）語

車床絲光杠機動托架，經過我公司多年實踐驗證，自動控製性能穩定，無衝擊，無（wú）振動，係統剛性（xìng）強，加工零件精度高（gāo），質量好，為操作者解脫了繁重的勞動，生產效率高。

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