普通机床的距离测量

马树军

(齐重数控装备股份有限公司，黑龙江 齐齐哈尔161005)

现代数控机床的全闭环控制满足了人们对机械制造精确度的要求。反馈元件的选择尤为重要，数控机床上应用较广泛的是光栅尺和球栅尺，这两种高精度的反馈原件价格注定非常昂贵。

在粗加工和半精加工中，其恶劣的切削条件和人们对效率的追求使得普通机床的地位无可取代。在普通机床中加装光栅尺或球栅尺显然增加了不必要的“巨额”成本，本文介绍一种非常适合普通机床使用的距离测量装置——计距器。

结构如图1 所示。工作原理如下:

轴2 上的齿轮沿着床身上的齿条1 啮合行走，并通过锥齿轮3 与轴4 上的锥齿轮5 啮合(两齿轮齿数比24∶29)，将旋转运动通过联轴器6 传递给轴7，通过轴7 上的轮齿8 与轴11 上的齿轮9 啮合(两齿轮齿数比17∶56)，齿轮9 通过接合子10 与轴11 连接，将旋转运动传递给与轴11 连接的大指针16，大指针16 所指表盘25 上的数值与轴2 上的齿轮沿着床身上的齿条1 啮合行走的距离相对应。以轴2 旋转一周计算大指针16 的旋转值约为1/4 周(1 ×(24/29)×(17/56)=0.251232)。

同时，轴11 上的轮齿13 与轴7 上的二联齿轮18啮合(两齿轮齿数比12 ∶60)，二联齿轮17 与齿轮14啮合(两齿轮齿数比24∶48)，齿轮14 把旋转运动传递给与之相连的小指针15，指针15 所指表盘25 上的数值与轴2 上的齿轮沿着床身上的齿条1 啮合行走的距离相对应。以轴2 旋转一周计算小指针15 的旋转值约为1/40 周(1 × (24/29)× (17/56)× (12/60)×(24/48)=0.0251232)。也就是说，大指针旋转10 周时，小指针旋转1 周，与齿条啮合的齿轮直径为80 mm，其圆周长度为251.3274123 mm。那么表盘外圈分10等份，每份为100 mm，内圈分10 等份每份为1 m，再把外圈的每份分10 格，每格10 mm，内圈的每份分10 格每格100 mm。这样此计距器可测量10 m 的距离。

当齿轮旋转40 周时，其行走的距离为40 ×251.3274123 =10053.1 mm。那么理论上测量10 m的距离就产生53.1 mm 的误差。此装置的系统误差还包括齿轮的制造误差、齿条的制造误差以及装配时的调整误差。

当行走过程中需重新测距或返回后都需要将指针清零。其指针的调整方法为，向里推动轴21，此时钢球24 将轴21 固定，轴21 推动杠杆23 绕定位轴旋转，杠杆拨动接合子10 与齿轮9 脱离，同时轴21 上的齿轮22 与轴21 上的齿轮19 啮合，齿轮19 与二联齿轮18 啮合，齿轮18 与轴11 上的轮齿13 啮合驱动轴11旋转，使大指针旋转，二联齿轮17 与齿轮14 啮合驱动小指针旋转，当两指针均指向0 时调整完毕。此时，拔出轴22，接合子10 通过弹簧的力量与齿轮9 结合，装置恢复为清零可用状态。

此种机械传递式的距离测量装置，在国内应用最广泛的是普通深孔钻镗床。由于深孔钻镗床加工的工件有时是阶梯孔，所以此装置的清零功能正好满足加工的需要，使距离的控制变得简单明了，不必通过计算即可得出直接的数值。它安装在钻杆箱上，其行走的齿条1 是钻杆箱的行走齿条，所以无需增加专用的行走齿条，成本增加非常少，而机构的总重量约为42 kg，对于整个机床而言微乎其微。

国内普通卧式车床的距离显示多是安装在工件床身上的标尺，通过尾座相对于标尺的位置确定距离，标尺每根的长度为1 m，根据尾座的行走距离确定标尺的长度，标尺表面进行无光镀铬处理，刻线和数字涂黑色。

两种装置相比较，计距器完全可以取代标尺安装在普通卧车的尾座上，其行走的齿条可以是中心架的行走齿条。同样，其也可以安装在中心架体上。

［1］隋秀凛，高安邦. 实用机床设计手册［M］. 北京:机械工业出版社，2010.

［2］唐金松.简明机械设计手册［M］.上海:上海科学技术出版社，2009.

［3］《机床设计手册》编写组.机床设计手册:第二册［M］. 北京:机械工业出版社，1980.

［4］机械设计手册编委会编.机械设计手册.1～6 卷新版［M］. 北京:机械工业出版社，2004.