微量進給機構（gòu）剛性構件設計優化

1前言

微進給機構（gòu）是（shì）精密機械和儀（yí）器中常（cháng）用的（de）一（yī）種機構。許多微進給機構使用傳（chuán）統的剛性機（jī）械傳動，但現在非剛性機械傳動已經發展到取代原來的剛性機械（xiè）傳動，並得到了很好的應用。

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，要求製造兩台（tái）非標精密（mì）車床。主（zhǔ）要製造難點是該車床水平（píng）進（jìn）給手輪的刻（kè）度盤分為100個方塊，每個方塊的水平進給量≤ 0.001mm。

根據訂（dìng）貨方的要求，這（zhè）台精密車床的水平（píng）進給手（shǒu）輪每轉一次，進給量最多0.1mm。如果采（cǎi）用傳統的螺母和齒輪傳（chuán）動係統，就（jiù）可（kě）以滿足（zú）要求。但這種（zhǒng）設計的一個（gè）主要（yào）缺點是齒輪傳動係統（tǒng）之間（jiān）有間（jiān）隙，手輪反轉時的進給（gěi）量無法保證；其次，這種設計占用空間太大，成本太高。因此，應采用其他更好的設計方（fāng）案。

3個解決方案

當作者了解到這些信息後，他（tā）向這家精密機械廠的技術（shù）人員提出了一個新的解決（jué）方案，這個方案得（dé）到（dào）了批準。

該方案采用基於液壓原理的微進給機構，仍然（rán）使用（yòng）絲杠螺（luó）母，結構對稱。活塞的外（wài）圓與座的內孔間隙配合，活塞的（de）內孔與活動銷的外圓間隙配（pèi）合，活塞的內螺（luó）孔與螺杆間隙配合，座的內孔（kǒng）填充鈣基潤滑脂，左右兩端的螺釘為右旋螺紋。左邊的活塞導杆除了導向外，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。

設螺距(導（dǎo）程（chéng）)為T，活動銷的（de）有效截麵積為（wéi）A1，活塞的有效截麵積為A2。

在視圖A-A中，如果逆時針轉動手輪（lún），由於閥（fá）座內（nèi）孔中的鈣基潤滑脂是不（bú）可（kě）壓縮的(體積不變)，左活動銷相對於活塞向左移動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（yīn）此，鈣基潤滑脂的體積減少A1x，增加A2T’。根據鈣基（jī）潤滑（huá）脂體積不（bú）變的原理，有A1x = A1(t-t′)= A2T′。此時，右邊的活塞也將t '向（xiàng）右移動。活動銷相（xiàng）對於活（huó）塞向左移動t，向左移動的（de）絕對（duì）量為t-t′= x，因此，此時（shí）座椅內孔的體積減少量為v1 = a2t′，增加量為v2 = a1(TT′)，這樣就可以得到v1 = v2。所以，這個時候，座體的右腔就不會出現（xiàn）真空，也不（bú）會爆裂（liè）。此時，鈣基潤（rùn）滑脂仍處於正常的連續加注狀態（tài）。

兩（liǎng）側的活塞同（tóng）時向右移動T’。如果手輪反方向旋轉，左（zuǒ）右活塞同時向左（zuǒ）移動T′，t″,可以得到:T′= A1T/(A1+A2)。如果A1 < < A2，那麽T' < < T，活塞（sāi）將輕微移動。

在這台車床上，取活銷直徑（jìng）D1 = 20mm，活塞直（zhí）徑D2 = d1=20mm，導杆直徑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，活塞(刀具)移動（dòng）0.057 mm，如果手輪（lún）隻轉動1/100圈(即1格)，活塞(刀具)隻會移動（dòng）0.00057mm，因此其精度可以滿足訂貨方的要求。