何晓东，张海强，黄玉明

(天水星火机床有限责任公司，甘肃 天水 741024)

0 引 言

普通卧式车床进给箱是卧式车床中一个主要部件，其功能主要是实现一定级数进给量的变换和各种螺纹螺距的变换，从而完成各种螺纹螺距的加工。英制螺纹、模数螺纹、径节螺纹存在π、25.4和25.4π等特殊因子，这些特殊因子是通过变换进给箱内不同传动齿轮副来实现，由于这些特殊因子不是整数倍关系，所以，齿轮传动副的传动精度将直接影响车削不同螺纹螺距的精度。笔者公司生产的CHOLET550普通卧式主要销售欧洲市场，其车削螺纹以英制螺纹居多，为了提高市场占有率，对进给箱不做大的变动，采用优化设计英制螺纹传动链，来实现精密级英制螺纹的车削加工，同时细化了进给量，更好的满足用户的使用要求。

1 车床进给箱概述

普通卧式车床进给箱中，变换螺纹种类机构是螺纹传动链中最主要的组成部分，其螺纹加工的传动链，由下列主要机构组成，如图1：Uk为扩大螺纹机构；Ud为定比传动副；Uh为换向机构；Ug为挂轮装置；Uj为基本螺距(基本组)机构；Uz为增倍(增本组)机构；Uy为移换机构；Uw为螺纹种数变换机构；Ut为特殊因子传动比；Us为丝光杠转换机构。

图1 CHOLET550车床传动路线

2 英制螺纹传动系统的设计优化

2.1 各种螺纹的公称参数及其螺距

为了便于对英制螺纹传动系统的设计与计算，先对各种螺纹公称参数的基本规律作一概括的分析,如表1所列。

表1 各种螺纹的公称参数及其螺距

从表1中看出,常用的四种螺纹的螺距值之间有如下的关系:公制和英制螺纹之间、模数和径节之间，有倒数和特殊因子25.4的关系。公制和模数螺纹之间、英制和径节之间，有特殊因子π的关系。

上述倒数关系和特殊因子25.4和π的关系，都要在设计螺纹传动系统时予以解决[1]。

2.2 英制螺纹传动系统的运动平衡式

根据图1 CHOLET550车床传动系统列出英制螺纹传动系统的运动平衡式如下[2]：

1转(主轴)×Ut·Uj·Uz·Uk·(25.4/n)

=S(mm)

式中:t为丝杠导程(mm)；n为英制丝杠的每英吋牙数(t/in)；S为工件导程(mm)；Ut为特殊因子传动比。

设Ut=Ud·Un·Ug·Uy·Uw

2.3 英制螺纹的螺距计算

英制螺纹的螺距计算，根据CHOLET550车床传动路线导出英制传动路线的平衡式，目的是解决特殊因子24.5的误差太低的问题。

英制螺纹传动路线的运动平衡式：

2.4 英制传动链的精度计算

注：英国规定1吋=25.399 956 mm，见《德英机床词典》。一般计算常用1吋=25.4 mm。

上式中0.018是GB4021《精密车床精度》标准中P3项的规定:在300 mm长度螺纹上测量的螺距误差为0.018 mm。

显而易见,原基型进给箱的英制与径节等传动链系统的精度是不能满足标准规定的螺距误差为0.018 mm的要求。

为了达到标准的规定,认真地分析了5台普通车床的进给箱和挂轮部分(见表2)从理论上找出了提高25.4特殊因子的办法，如图2所示。

图2 车床传动路线简化图1、2、3、4、5、6：齿轮

表2 25.4设计值及其误差值比较表

2.5 英制传动链优化设计

若满足上述精密级标准规定，对进给箱不做大的变动，只需优化齿轮副的传动比，如图2所示。将图2中的齿轮做如下改动：

挂轮机构Ug中，将1齿轮80×2改为95×2；

移换机构Uy中，将2齿轮45×1.585改为31×2.5；

将3齿轮62×1.585改为37×2.5；

将4齿轮35×1.75改为36×1.75；

将5齿轮35×2.388改为38×2.388；

将6齿轮36×2.388改为32×2.388。

其中：5齿轮、6齿轮改动使为了提高模数螺纹系统的特殊因子“π”而改进设计的，此处不做详细叙述。

3 结 论

通过设计优化后的进给传动链，设计、制造成本没有增加，而且得到以下几个优点：

(2) 英制路线传动链的精度，由每300 mm长度上的误差0.038 39 mm提高到0.003 3 mm。

(3) 在结构不变的前提下，优化英制系统传动链，使普通级车床达到车削精度级英制螺纹，提高了机床的加工精度。