专用分度装置在成批生产中的应用及优势

在机械加工中经常会有工件的多工位加工，如刻度尺的刻线，叶片液压泵转子叶片槽的铣削、齿轮和齿条的加工、多线螺纹的车削以及其他等分孔或等分槽的加工等。这类工件一次装夹后，需要在加工过程中进行分度，即在完成一个表面的加工以后，依次使工件随同夹具的可动部分转过一定角度或移动一定距离，对下一个表面进行加工，直至完成全部加工内容，具有这种功能的装置称为分度装置。如图5-1 为卧轴式径向分度钻模，用于钻削套筒圆周上均匀分布的径向孔系。

采用具有分度装置的夹具，可使工件加工工序集中，易于保证加工面间的位置尺寸及精度，减少工件安装次数，从而减轻工人的劳动强度和提高生产效率。因此分度装置能使工件加工的工序集中，故广泛地用于车削、钻削、铣削等加工。

一、分度装置的类型

常见的分度装置有下述两大类：

（1）回转分度装置。它是一种对圆周角分度的装置，又称圆分度装置，用于工件表面圆周分度孔或槽的加工。

（2）直线分度装置。它是指对直线方向上的尺寸进行分度的装置，其分度原理与回转分度装置相同。

生产中以回转分度装置应用较多，本节主要以研究回转分度装置来说明一般分度装置的设计方法，可按下述形式分类。

①按分度盘和对定销相对位置的不同，可分两种基本形式：轴向分度（图5-2）和径向分度（图5-3）。对于轴向分度，对定销的运动方向与分度盘的回转轴线平行，其分度装置的结构较紧凑；对于径向分度，对定销的运动方向与分度盘的回转轴线垂直，由于分度盘的回转直径较大，故能使分度误差相应减小，因而常用于分度精度较高的场合。

图5-2　轴向分度装置的基本形式

（a）球头销；（b）圆柱销；（c）菱形销；（d）圆锥销

图5-3　径向分度装置的基本形式

（a）球头销；（b）双斜面销；（c）单斜面销；（d）正多面体对定机构

②按分度盘回转轴线分布位置的不同，可分为立轴式、卧轴式和斜轴式3 种。一般可按机床类型以及工件被加工面的位置等具体条件设计。

③按分度装置工作原理的不同，可分为机械分度、光学分度等类型。机械分度装置的结构简单，工作可靠，应用广泛。光学分度装置的分度精度较高，例如光栅分度装置的分度精度可达±10″，但由于对工作环境的要求较高，故在机械加工中的应用受到限制。

④按分度装置的应用特性，可分为通用、专用两大类。在单件生产中。使用通用分度装置，有利于缩短生产的准备周期，降低生产成本；在中、小批生产中，常将通用分度装置与专用夹具联合使用，从而简化专用夹具的设计和制造。通用分度装置的分度精度较低，例如FW80 型万能分度头，分度精度为1′，故只能满足一般需要。在成批生产中，则广泛使用专用分度装置，以获得较高的分度精度和生产效率。

二、分度装置的结构分析

分度装置主要由以下几个部分组成：

（1）固定部分。固定部分是分度装置的基体，当夹具在机床上安装调整好之后，它是固定不动的。通常以夹具体为分度装置的固定部分。如图5-1 中的夹具体2 即为该分度装置的固定部分。为了保证分度装置的精度和使用寿命，要求其固定部分刚性好、尺寸稳定和耐磨损。其材料一般为灰铸铁，并在机械加工前进行时效处理。

（2）转动部分。转动部分是分度装置中的运动件，它应保证工件在定位和夹紧状态下进行转位（或移动）。如图5-1 中的圆柱销7。当转动部分与固定部分之间为滑动摩擦时，转动部分的材料一般采用45 钢，以保证其耐磨性。当生产批量较大时，轴孔一般须增设衬套，其材料为45 钢或T7A，转轴材料一般可取45 钢、40Cr 钢并经渗碳淬火。此外，转动（或移动）部分各摩擦副之间应保持良好的润滑。

（3）分度对定机构及控制机构。分度对定机构由分度盘和对定销组成。对定机构的作用是，保证其分度装置的转动（或移动）部分转位后，使其相对于固定部分获得正确的分度位置，并进行定位和完成插销及拔销的动作。如图5-1 的分度盘13、对定销6。

（4）抬起锁紧机构。锁紧机构的作用是，当分度完成后，将其装置的转动（或移动）部分与固定部分之间进行锁紧，以增加分度装置的刚性和稳定性，减少加工时的振动，同时也起到保护对定机构的作用。如图5-1 锁紧螺母4 和8 即为该分度装置中的锁紧机构。对于大型的分度装置，为了使转盘转动灵活，需将回转盘稍微抬起，要设置抬起机构。

三、分度装置的设计

1.分度对定机构

分度对定机构主要由分度盘和对定销构成。大多数的情况下，分度盘与分度装置中的转动部分相连接，或直接用转轴作为分度盘。而对定销则与固定部分相连接。

分度对定机构的基本结构形式很多，常见的有以下几种。

（1）钢球（或球头销）对定机构，如图5-2（a）、图5-4（a）和图5-4（b）所示。这种对定机构，既可用于轴向分度也可用于径向分度。它是靠弹簧将钢球或球头销压入分度盘锥坑内实现对定。该种结构形式的结构简单、操作方便，但分度精度不高，且由于锥坑较浅（其深度小于钢球或球头销半径），对定不是很可靠。故常用于切削力不大，分度精度要求不高的场合，或作为预定位机构。具体结构如图5-4（a）所示。

（2）圆柱销对定机构，如图5-2（b）、图5-4（c）所示。这种对定机构常用于轴向分度。为了提高其使用寿命，分度盘上的对定孔中一般压入耐磨衬套，而对定销与分度套间采用配合。这种结构的主要优点是结构简单，制造工艺性好，操作方便，使用时不易受灰尘和污物的影响。缺点是无法补偿孔销之间的配合间隙，磨损之后，其分度精度有所降低。另外，当采用圆柱销对定机构时，其销与分度套孔之间配合间隙的大小，将受到分度盘回转轴线与对定销和对定孔之间中心距制造误差的影响，这时销与套之间的配合间隙，应足以补偿这两个中心距的误差，其配合间隙较大，故分度精度不是很高。

（3）菱形销对定机构，如图5-2（c）、图5-4（d）所示。此形式主要是针对上述圆柱销对定机构的缺点，将对定销削边，使在同样条件下提高了分度精度，制造也不困难，故在轴向分度中用得较多。

（4）圆锥销（或双斜面）对定机构。如图5-2（d）、图5-3（b）和图5-4（e）所示为圆锥销对定机构，常用于轴向分度。而图5-3（b）所示为双斜面对定机构，常用于径向分度。这两种对定机构都能消除销与孔（或槽）之间的配合间隙，分度精度较高，且对于磨损具有一定的补偿作用，精度的保持性较好。但使用时，工作表面上的灰尘和污物将直接影响到分度精度，因此，这类机构应采用必要的防屑、挡尘措施。(www.xing528.com)

（5）单斜面对定机构。如图5-3（c）所示为用于径向分度的单斜面对定机构。这种机构起定位作用的是对定销与槽的直边相接触，无配合间隙，并且由于斜面的作用始终靠在相对应的一侧，有利于提高分度精度。另外，这种结构的抗污能力也较强，若斜面上沾有污物而引起对定销后退，只要直边接触良好，则对分度精度无影响。故常用作一般精密分度中的对定机构。

（6）正多面体对定机构。如图5-3（d）所示为用于径向分度的正多面体对定机构。这种形式的分度盘是利用正多边体上的各个面进行分度，用斜楔加以对定。其优点是结构简单，制造容易，但分度精度不高，且分度数目不宜过多。

2.分度对定机构的操纵方式

分度对定机构的操纵方式主要是指如何实现对定销与分度孔之间的拔销、插销和转位等一系列的动作。按原始作用力的情况分类，可将其分为手动（包括脚踏）和机动（动力源有气压、液压、电磁等）两种。这里仅介绍几种较常见的手动操纵结构，至于机动操纵，一般地讲，只需将原始作用力换为相应的各种动力源即可。

图5-4（c）为手拉式对定销。分度时，将对定销从分度盘衬套孔中拔出，在横销脱离狭槽后，将把手转90°使横销搁在导套的顶端，此时即可进行分度转位。分度到位后，将横销转回到狭槽内，在弹簧力的作用下，对定销自行插入分度孔中，便完成一次分度。

图5-4　分度对定机构的操纵方式

1—分度盘；2—对定销；3—轴齿轮

图5-4（d）、图5-4（e）所示为齿轮齿条式对定操纵机构。这种操纵机构在对定销2上加工有齿条并与轴齿轮3 啮合。当需分度拔销时，转动手柄，通过齿轮齿条的啮合传动，使对定销从分度衬套孔中拔出。分度转位后，在弹簧力的作用下，对定销便可插入下一个分度孔内（手柄反方向转动），即一次分度完成。

图5-5 为对定时拔销、插销与分度转位联合操作的单斜面分度对定机构。转位时，松开锁紧机构（图中未画出），逆时针转动手柄1，拔销3 在下端斜面的作用下压缩弹簧而退出分度槽，并使空套在转轴7 上的凸轮盘8 与手柄1 一起逆时针转动，这时凸轮盘8 上的斜面A 通过横销5 将对定销6 从分度盘槽中拔出。当手柄转到下一个分度槽的位置时，拔销3在弹簧力的作用下，再一次插入槽中，然后顺时针转动手柄1，在拔销3 下端直边的作用下，拨动分度盘4 通过键使转轴7 进行转位，直至对定销6 在弹簧力作用下插入下一个分度槽中，即完成一次分度转位过程。

3.锁紧机构

夹具分度装置上通常设置的锁紧机构，除采用螺杆、螺母锁紧机构外，还有其他多种形式的锁紧机构。如图5-6（a）为偏心轮锁紧机构，转动手柄3，偏心轮2 通过支板1 将回转台5 压紧在底座4 上。图5-6（b）为偏心轴锁紧机构，其原理与图5-6（a）相同。图5-6（c）为斜楔式锁紧机构，转动螺钉10，推动滑柱11 左移，通过带斜面的梯形压紧螺钉12 将回转台9 压紧在底座上。图5-6（d）为切向锁紧机构，转动手柄14，使锁紧螺杆16 与锁紧套15 相对运动，将转轴13 锁紧。若加工中产生的切削力不大，并且振动较小时，夹具的分度装置上可以不设置锁紧机构，但这时需采用圆柱形的对定销定位。

图5-5　单斜面分度对定机构

1—手柄；2—弹簧；3—拔销；4—分度盘；5—横销；6—对定销；7—转轴；8—凸轮盘

图5-6　锁紧机构

1—支板；2—偏心轮；3，6，14—手柄；4—底座；5，9—回转台；7—分度转轴；8—偏心轴；10—螺钉；11—滑柱；12—梯形压紧螺钉；13—转轴；15—锁紧套；16—锁紧螺杆

4.抬起锁紧机构

在分度转位之前，为了使转盘转动灵活，特别对于较大规格的转台，需将回转盘稍微抬起；在分度结束后，则应将转盘锁紧，以增强分度装置的刚度和稳定性。为此可设置抬起锁紧装置。

图5-7（a）所示为弹簧式抬起机构，顶柱2 通过弹簧1 把转盘3 抬起。转盘3 转位后可用锁紧圈4、锥形圈5 锁紧。

图5-7（b）是偏心式抬起机构，转动圆偏心轴9，经滑动套11、轴承7 把回转盘6 抬起。反向转动圆偏心，经螺钉12、滑动套11、螺纹轴8，即可将回转盘锁紧。

图5-7（c）是大型分度转盘，用液体静压抬起。压力油经油口C、油路系统16、油孔B，在静压槽D 处产生静压，抬起转盘19；回油经油口A 和回油系统15 排出。静压使转盘抬起0.1 mm。转盘19 由锁紧装置18 锁紧。图5-7（d）、图5-7（e）为用于小型分度盘的锁紧机构。

图5-7　抬起锁紧机构

（a）弹簧式；（b）偏心式；（c）液压式；（d）、（e）用于小型分度盘的锁紧机构
1—弹簧；2—顶柱；3—转盘；4—锁紧圈；5—锥形圈；6—回转盘；7—轴承；8—螺纹轴；9—圆偏心轴；10，17—转台体；11—滑动套；12—螺钉；13—手柄；14—液压缸；15—回油系统；16—油路系统；18—锁紧装置；19—转盘

图5-8 是一种立轴式通用回转工作台的典型结构。使用时仅需把夹具安装在通用回转工作台的转盘上，即可实现加工中的分度和转位。这种分度装置采用的是插销、拔销以及锁紧联合作用的操纵机构。转盘1 和转轴4 由螺钉及销子连接，可在转台体2 中转动。对定销10 的下端有齿条与齿轮套12 啮合。分度时，逆时针转动手柄8，通过螺杆轴7 上的挡销（见B—B 剖面）带动齿轮套12 转动，使对定销10 从分度衬套9 中退出。转盘转位后，再使对定销10 在弹簧11 的作用下插入另一分度衬套孔中，从而完成一次分度。顺时针转动手柄8，由于螺杆轴的轴向作用将弹性开口锁紧圈6 收紧。并带动锥形圈5 向下将转盘锁紧，以达到锁紧的目的；反之则松开。

图5-8　立式通用回转台

1—转盘；2—转台体；3—销；4—转轴；5—锥形圈；6—锁紧圈；7—螺杆轴；8—手柄；9—分度衬套；10—对定销；11—弹簧；12—齿轮套