万能分度头F11125A型的结构和传动系统

一、相关知识

1.分度头的使用及安装工件的方法

1)分度头的种类

分度头是铣床的附件之一，如图3-45所示。许多机械零件(如花键轴、牙嵌离合器、齿轮等)在铣削时，需要利用分度头进行圆周分度，才能铣出等分的齿槽。在铣床上使用的分度头有万能分度头、半万能分度头和等分分度头三种。目前常用的万能分度头型号有F11100A、F11125A、F11160A等。

2)万能分度头的主要功用

(1)能够将工件做任意的圆周等分，或通过交换齿轮做直线移距分度。

(2)能在-6°～90°的范围内，将工件轴线装夹成水平、垂直或倾斜的位置。

(3)能通过交换齿轮，使工件随分度头主轴旋转和工作台直线进给，实现等速螺旋运动，用以铣削螺旋面和等速凸轮的型面。

图3－45　万能分度头

3)F11125A型万能分度头的外形结构与传动系统

F11125A型万能分度头在铣床上较常使用，其主要结构和传动系统如图3-46所示。

图3－46　万能分度头的结构和传动系统

分度头主轴9是空心的，两端均为莫氏4号内锥孔，前端锥孔用于安装顶尖或锥柄心轴，后端锥孔用于安装交换齿轮轴，作为差动分度、直线移距及加工小导程螺旋面时安装交换齿轮之用。主轴的前端有一段定位锥体，用于三爪自定心卡盘连接盘的安装定位。

装有分度蜗轮的主轴安装在回转体8内，可随回转体在分度头基座10的环形导轨内转动。因此，主轴除安装成水平位置外，还可在-6°～90°范围内任意倾斜，调整角度前应松开基座上部靠主轴后端的两个螺母4，调整之后再予以紧固。主轴的前端固定着刻度盘13，可与主轴一起转动。刻度盘上有0°～360°的刻度，可作分度之用。

孔盘(又称分度盘)3上有数圈在圆周上均布的定位孔，在孔盘的左侧有一孔盘紧固螺钉1，用以紧固孔盘，或微量调整孔盘。在分度头的左侧有两个手柄:一个是主轴锁紧手柄7，在分度时应先松开，分度完毕后再锁紧；另一个是蜗杆脱落手柄6，它可使蜗杆和蜗轮脱开或啮合。蜗杆和蜗轮的啮合间隙可用偏心套调整。

在分度头右侧有一个分度手柄11，转动分度手柄时，通过一对传动比为1∶1的斜齿圆柱齿轮及一对传动比为1∶40的蜗杆副使主轴旋转。此外，分度盘右侧还有一根安装交换齿轮用的交换齿轮轴5，它通过一对传动比为1∶1的交错轴斜齿轮副和空套在分度手柄轴上的分度盘相联系。

分度头基座10下面的槽里装有两块定位键。可与铣床工作台面的T形槽直槽相配合，以便在安装分度头时，使主轴轴线准确地平行于工作台的纵向进给方向。

4)万能分度的附件

(1)孔盘:F11125A型万能分度头备有两块孔盘，正面、反面都有数圈均布的孔圈。使用孔盘可以解决分度手柄不是整转数的分度，进行一般的分度操作。常用孔盘孔圈数见表3-11。

表3－11　常用孔盘孔圈数

(2)分度叉:在分度时，为了避免每分度一次都要计孔数，可利用分度叉来计数，如图3-47所示。

图3－47　分度叉

松开分度叉紧固螺钉，可任意调整两叉之间的孔数，为了防止分度手柄带动分度叉转动，可用弹簧片将它压紧在孔盘上。分度叉两叉之间的实际孔数，应比所需的孔距数多一个孔，因为第一个孔是做起始孔而不计数的。图3-47所示的就是每分度一次摇过5个孔距的情况。

(3)前顶尖、拨盘和鸡心夹头:前顶尖、拨盘和鸡心夹头如图3-48所示，是用作支承和装夹较长工件的。使用时，先卸下三爪自定心卡盘，将带有拨盘的前顶尖[图3-48(a)]插入分度头主轴锥孔中；图3-48(b)所示为拨盘，用来带动鸡心夹头和工件随分度头主轴一起转动；图3-48(c)所示为鸡心夹头，工件可插在孔中用螺钉紧固。

图3－48　前顶尖、拨盘和鸡心夹头

(a)前顶尖；(b)拨盘；(c)鸡心夹头

(4)三爪自定心卡盘的结构:三爪自定心卡盘如图3-49所示。它通过连接盘安装在分度头主轴上，用来装夹工件。当扳手方榫插入小锥齿轮2的方孔1内转动时，小锥齿轮就带动大锥齿轮3转动。大锥齿轮的背面有平面螺纹4，与3个卡爪5上的牙齿啮合，因此当平面螺纹转动时，3个卡爪就能同步进行移动。

图3－49　三爪自定心卡盘

(5)尾座:尾座与分度头联合使用，一般用来支承较长的工件，如图3-50所示。在尾座上有一个顶尖，和装在分度头上前顶尖或三爪自定心卡盘一起支承工件或心轴。转动尾座手轮，可使后顶尖进出移动，以便装卸工件。后顶尖可以倾斜一个不大的角度，同时顶尖的高低也可以调整。尾座下有两个定位键，用来保持后顶尖轴线与纵向进给方向一致，并和分度头轴线在同一直线上。

(6)千斤顶:为了使细长轴在加工时不发生弯曲颤动，在工件下面可以支承千斤顶，千斤顶的结构如图3-51所示。转动螺母2可使螺杆1上下移动。锁紧螺钉4是用来紧固螺杆的。千斤顶座3具有较大的支承底面，可以保持千斤顶的稳定性。

图3－50　分度头及其附件装夹工件的方法

图3－51　千斤顶

(7)交换齿轮轴、交换齿轮架和交换齿轮。

①交换齿轮轴。装入分度头主轴孔内的交换齿轮轴如图3-52(a)所示，装在交换齿轮架上的齿轮轴如图3-52(b)所示。

②交换齿轮架。安装于分度头侧轴上，用于安装交换齿轮轴及交换齿轮。

③交换齿轮。分度头上的交换齿轮，用来做直线移距、差动分度及铣削螺旋槽等工件。F11125A型万能分度头有一套5的倍数的交换齿轮，即齿数分别为25、25、30、35、40、50、55、60、70、80、90、100，共12只齿轮。

5)分度方法与计算

(1)简单分度法:简单分度法是分度最常用的一种方法。分度时，先将分度盘固定，转动手柄使蜗杆带动蜗轮旋转，从而带动主轴和工件转过所需的度数。由分度头的传动系统可知，分度手柄转数n和工件圆周等分数关系如下:

式中:n——分度手柄转数(r)；

z——工件圆周等分数(mm)；

40——分度头定数。

图3－52　分度头交换齿轮轴

为简化计算，简单分度可通过直接查简单分度表得到分度手柄转数。

(2)角度分度法:角度分度法实质上是简单分度法的另一种形式。从分度头结构可知，分度手柄摇40r，分度头主轴带动工件转1r，也就是转了360°。因此，分度手柄转1r，工件转过9°，根据这一关系，可得出角度分度计算公式

式中:α——工件所需转过的角度[(°)或(′)]。

(3)差动分度法:这个方法比较复杂，考虑到学生的学习范围，这里就不详细介绍了。

2.回转工作台及功用

1)回转工作台的种类

回转工作台简称转台，其主要功用是铣削圆弧曲线外形、平面螺旋槽和分度。回转工作台有机动回转工作台、手动回转工作台、立卧回转工作台、可倾回转工作台和万能回转工作台等多种类型。常用的是立轴式手动回转工作台(图3-53)和立轴式机动回转工作台(图3-54)。常用手动回转工作台的型号有T12160、T12200、T12250、T12400、T12500等，机动回转工作台型号有T11160。

2)回转工作台的外形结构和传动系统(www.xing528.com)

图3-53中，回转工作台5的台面上有数条T形槽，供装夹工件和辅助夹具穿装T形螺栓用，工作台的回转轴上端有定位圆台阶孔和锥孔6，工作台的周边有360°的刻度圈7，在底座4前面有零线刻度，供操作时观察工作台的回转角度。

图3－53　立轴式手动回转工作台

底座前面左侧的锁紧手柄1，可锁紧或松开回转工作台。使用机床工作台做直线进给铣削时，应锁紧回转工作台；使用回转工作台做圆周进给进行铣削或分度时，应松开回转工作台。

底座前面右侧的手轮与蜗杆同轴连接，转动手轮使蜗杆旋转，从而带动与回转工作台主轴连接的蜗轮旋转，以实现装夹在工作台上的工件做圆周进给和分度运动。手轮轴上装有刻度盘，若蜗轮是90齿，则刻度盘一周为4°，每格的示值为4°/n，n为刻度盘的刻度格数。

图3-54中，机动回转工作台与手动回转工作台的结构基本相同，主要区别是机动回转工作台能利用万向联轴器5，由机床传动装置通过传动齿轮箱6带动传动轴使转台旋转，不需要机动时，将离合器手柄2置于中间位置，直接转动手轮做手动操作。做机动操作时，逆时针扳动或顺时针扳动离合器手柄，可使回转工作台获得正、反方向的机动旋转。在回转工作台的圆周中部圈槽内装有机动挡铁7，调节挡铁的位置，可推动离合器手柄拨块4，使机动旋转自动停止，用以控制圆周进给的角位移行程位置。

图3－54　立轴式机动回转工作台

二、工作步骤

1.任务分配

每人5件螺母的坯料，按任务图纸及工艺要求进行六角螺母的铣削加工。

2.任务实施

1)确定该工件在X6132型卧式万能升降台铣床上用三面刃铣刀加工

操作步骤如下:

(1)铣刀的选择与安装。根据图样要求，铣削长度为24 mm，因此选用ϕ100 mm×12 mm直齿三面刃铣刀，并安装在铣刀杆的中间位置上，铣刀顺时针方向旋转。

(2)调整铣削用量。调整主轴转速n＝75 r/min(vc≈23 m/min)，进给速度vf＝95 mm/min。

(3)工件的装夹与找正。将分度头水平安放在工作台中间T形槽偏右端，校正方法与三爪自定心卡盘夹持圆棒相同。将带有螺纹的专用心轴装夹在三爪自定心卡盘上，校正心轴的同轴度为ϕ0.05 mm(图3-55)，然后将工件用管钳扳紧在心轴上。

图3－55　工件的装夹与找正

(4)分度计算及分度定位销和分度叉的调整。

①根据简单分度公式计算分度。即每铣完一面后，分度手柄应在66孔圈上转过6r又44个孔距。

②调整分度定位销和分度叉。将分度定位销调整到66孔圈的位置上，调整分度脚间为45个孔。

(5)铣削步骤。

①调整铣刀位置。铣削时为了使工件上受的铣力与工件旋转方向一致，铣刀应调整在工件的外侧面。

②侧面对刀。在工件侧面贴一薄纸，开动机床，摇动纵向和垂向手柄，使铣刀处于铣削位置，然后缓缓摇动横向手柄，使薄纸刚好擦去，如图3-56(a)所示。在横向刻度盘上做标记，降下工作台。

③根据标记调整侧面铣削深度，工作台横向移动量S为:

S＝(30 mm-24 mm)÷2＝3 mm

摇进2.5 mm(留0.5 mm待粗铣后调整)，并紧固横向溜板，如图3-55(b)所示。

④铣削长度对刀。在工件端面贴一薄纸，摇动纵向进给手柄，使工件离开铣刀垂直上升到刀杆中心位置，开动机床，缓缓摇动纵向进给手柄，使铣刀刚好擦到薄纸，如图3-56(c)所示。再在纵向刻度盘上做标记，降下工作台。

⑤根据标记调整铣削长度。工作台纵向移动16 mm(留0.5 mm精铣余量)，如图3-56(d)所示。将工作台纵向进给机构紧固。

图3－56　铣六角形零件的对刀步骤

⑥铣削。调整好铣削层深度和长度后，将横向、纵向进给机构紧固，垂向机动进给。铣完一面后，分度手柄在66孔圈上转过20r，铣出对应面，经测量后再进行调整。每铣完一面后，分度手柄在66孔圈上转过6r又44个孔距，依次铣完六面，如图3-57所示。

图3－57　在卧式铣床上用三面刃铣刀铣削六角螺母

(6)检测。用千分尺测量六角螺母对边尺寸为 mm，用游标卡尺测量台阶尺寸为4 mm±0.15 mm，用游标万能角度尺测量120°±10′。2)在立式铣床上铣削六角螺母:

现确定该工件在X5032型立式铣床上用锥柄立铣刀加工，操作步骤如下:

(1)铣刀的选择与安装。根据图样要求铣削宽度为24 mm，选用30 mm锥柄立铣刀，用变径套将立铣刀安装于立铣头主轴内锥孔，并用拉紧螺杆拉紧。调整主轴转速n＝190 r/min(vc≈17 m/min)，进给速度vf＝47.5 mm/min。

(2)装夹与找正工件。分度计算及分度定位销、分度叉的调整均与在卧式铣床上铣削六角螺母相同。

3)在卧式铣床上组合铣削加工六角螺母

铣削数量较多的六角螺母，可采用两把三面刃铣刀在卧式铣床上组合铣削，以保证产品质量和提高工效。现以图3-44所示工件为例，介绍组合铣削加工六角螺母的操作方法。

(1)选择铣刀。因铣削长度为24 mm，选用直径完全相同的两把ϕ100 mm×12 mm直齿三面刃铣刀。

(2)安装刀具。调整好两切削刃间的距离后安装，调整和安装方法与组合铣削加工台阶的刀具安装方法相同。

(3)试切。安装好铣刀后，还需试切。经试切，如果发现尺寸不符，就根据实际尺寸调整垫圈厚度。

(4)装夹工件。采用F11100A型分度头，主轴垂直安置。用三爪自定心卡盘夹持专用心轴(若采用F11125A型分度头，则可制成锥柄螺纹心轴直接装入分度头主轴内锥孔)，将工件装夹在心轴上。

(5)对刀。

①目测对刀。使铣刀两内侧刃刚好与工件外圆相切(即工件调整到铣刀两侧刃中间位置)，开动机床，试切，观察外圆上是否同时切出刀痕，如图3-58(a)所示。如切痕大小不一致，则向切痕小的一侧横向移动工作台。

②擦表面对刀。使铣刀外侧刃与工件外圆相接触，工作台横向移动一段距离(S)，如图3-58(b)所示。

图3－58　铣削六角螺母时的对刀

对刀后，调整铣削层深度约1 mm，试切出1 mm深的对边，然后将工件转过180°，纵向移动工作台，再次切削，观察两次的切痕是否重合，根据切痕偏差值的1/2横向调整工作台。

(6)铣削。对刀后，调整好铣削层深度即可铣削，一次铣完后，分度手柄在66孔圈上摇过6 r又44个孔距，依次铣削三次，如图3-59所示。

图3－59　用组合铣刀加工六角螺母