双键槽铣槽设备研究

王捷耀

山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿

双键槽铣槽设备研究

王捷耀

山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿

用于传递扭矩及动力的轴类零件,一般采用平键或花键联接。在重型机械中，常采用对称双键实现轴与轴上零件的联接，是机械制造业中的重要联接方式。在机械制造及修理中,180°对称双键槽的加工并非易事,而且现有方法均有不足。例如,用插削法受结构限制,用刨削法效率低,用拉削法制造成本高等等。铣槽机因铣削精度高，质量好，自动化程度好等优点，已在机械制造行业中得到广泛应用，成为机械制造行业的关键设备之一。现有铣槽机只适用于加工单键槽，若加工双键槽需要更换零件位置，找正工序麻烦，耗费时间长，生产效率低，键槽的对称度误差大，致使使用寿命缩短。为此，设计了一种对称双键槽自动铣槽机。完成铣槽机总体传动方案设计，主轴与分配轴的设计，凸轮机构的设计，电动机、减速器的合理选择以及操作装置的设计。

双键槽；铣槽；研制

双键槽铣槽机必须具有单独的传动装置，一般包括电动机、减速器、联轴器及机架等。其中进给驱动机构通常采用电机与变速器的组合，使工件和滑台达到需要的速度。传动装置的作用是保证各工作轴获得所需的扭矩。

传动路线安排：铣刀的传动由电动机通过刀轴单独驱动；铣刀调节由调刀手柄调整；工件进给由电动机以及传动系统组成的外联传动链驱动。电动机通过联轴器、减速器、链传动、驱动丝杠转动；丝杠的转动又带动丝杠螺母移动，最终可以实现滑台的进给运动，工件被三爪卡盘夹持在滑台上，并随滑台运动。

该工作机有轻微振动，由于链传动整体尺寸小，结构较为紧凑，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用链传动这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。

滚珠螺杆是将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠螺杆副有多种结构型式。滚珠丝杆螺母副有很多优点：传动效率高、灵敏度高、传动平稳：磨损小、寿命长；可消除轴向间隙，提高轴向刚度等。

动力卡盘的夹紧作用主要由动力装置、滑轴、滑座和卡爪等组成。工作原理为卡盘通过螺母将螺杆轴的轴向移动转换成三个滑座在其滑槽内的径向移动，这三个滑座的顶部带有梳形齿和卡爪底部的齿构成啮合关系，通过滑座的移动带动卡爪径向移动从而夹紧工件。每个滑座后面安装一个补偿块，卡盘旋转时补偿块向外的离心力通过杠杆机构在滑座上施加一个向内的平衡力，用来补偿卡爪向外的离心力，减小工作时的夹紧力损失。

盘体材料为40Cr钢，硬度要求为HRC40-45，淬火后盘体的台孔、内孔、槽口都要留下足够的磨削留量。由于淬火时，孔径基本上都要胀大，当胀大量超过磨削留量时，就要造成废品。为此根据这个零件的形状特点制定了相应的热处理工艺。卡爪多采用45钢或40Cr钢经整体淬火。卡爪组件一般由滑座和卡爪组成，两者之间通过细齿和螺钉连接，通过调整和更换不同的副爪来适应不同的夹紧任务。在每个滑座后面安装一个补偿块，卡爪旋转时补偿块的向外的离心力通过杠杆机构在滑座上施加一个向内的补偿力，用来补偿卡爪向外的离心力，减小外夹紧时的夹紧力损失。

滑轴是传递动力的一个极其重要的部件。滑轴左端通过法兰盘与机床的液压油缸活塞连接。工作性质要求该轴只能轴向往复运动，而不能有相对转动，因此该轴结构较复杂。滑轴传递活塞动力，采用斜面结构，滑轴通过斜面与滑座斜面接触传递动力，滑轴轴向运动驱动滑座沿滑工字槽径向运动。滑座是重要的运动件，为使滑座具有较好的耐磨性和较高的强度，初步选用材料为38CrMoALA，先调质T300后经氮化，可以达到HV900硬度，足以达到使用要求。

滑座T型面与滑轴T型槽配合，滑座在滑轴动力的传递下产生径向运动，又通过顶面矩形齿与卡爪配合迫使卡爪完成夹紧和放松动作。滑座通过卡盘工字槽定位，沿工字槽来回运动完成夹紧和放松的过程。为了减小卡盘工作过程中由于离心力的作用使滑座松动引起夹紧力损失，所以在滑块侧面加了杠杆，补偿离心力引起的夹紧力的损失，滑座上开油孔以便润滑。

杠杆作用是补偿卡爪、滑座和紧固螺钉组成的卡爪组件的离心力损失。左端与补偿块啮合，右边与滑座啮合。当卡盘工作时补偿块产生的离心力通过杠杆变成压向卡爪座的夹紧力，从而实现夹紧力的补偿作用。补偿块越重其补偿作用越大。

盘体是整个系统的支撑部件，滑座通过工字型与卡盘工字槽相配合。法兰盘也是支撑与连接部件，通过法兰盘止口与机床主轴相连，支撑卡盘并起定位连接作用。

卡爪连接形式：动力卡盘的卡爪分为键、槽配合型和梳齿连接两种梳齿连接的有带硬爪和不带顶爪两种。键、槽连接的只有不带上卡爪的一种。卡爪与滑座采用细齿定位，螺钉夹紧。

为保证一定的传动精度和平稳性，又要求结构紧凑，所以选用丝杠螺母传动副为主要部件的X-Y向工作台,实现刀具的X-Y向进给。由于工作台的运动载荷不大，因此采用有预加载荷的双V形滚珠导轨。采用滚珠导轨可减少两个相对运动面的动、静摩擦系数之差，从而提高运动平稳性，减小振动。