可微調(diào)劃針的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

甘永建 黃常春 文新育

（韶關(guān)市技師學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512023）

傳統(tǒng)劃針是機(jī)加工中使用非常普遍的工具，但沒有微調(diào)高度的功能，想達(dá)到微調(diào)高度只能采用敲擊劃針，此種微調(diào)高度的方法是不夠科學(xué)，不夠人性化，并且?guī)碇T多麻煩，如：微調(diào)高度不準(zhǔn)確，時(shí)多時(shí)少；劃針易變形降低劃針的壽命等。本文作者根據(jù)立柱擺動(dòng)時(shí)，立柱上某固定點(diǎn)的高度會(huì)發(fā)生微小的變化的原理啟發(fā)，對劃針盤立柱可微調(diào)擺動(dòng)的設(shè)計(jì)與制作實(shí)現(xiàn)對劃針高度進(jìn)行高度微調(diào)的目的。

1 技術(shù)難度分析

傳統(tǒng)劃針結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，實(shí)用性強(qiáng)，但不具有微調(diào)功能。常用微調(diào)機(jī)構(gòu)有：

（1）螺紋機(jī)構(gòu)①如：千分尺微調(diào)機(jī)構(gòu)。螺紋微調(diào)機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)必須安裝有螺紋微調(diào)機(jī)構(gòu)支架、鎖緊機(jī)構(gòu)等。

（2）齒輪機(jī)構(gòu)②如：帶表游標(biāo)卡尺。采用齒輪機(jī)構(gòu)必須有齒條、齒輪減速機(jī)構(gòu)、齒輪支架等。這兩種設(shè)計(jì)思路增加了機(jī)構(gòu)數(shù)量、增加了制作成本，使簡單的劃針變復(fù)雜了，不利產(chǎn)品的竟?fàn)巸?yōu)勢與產(chǎn)品的普及。作者受到繪制圓弧時(shí)，圓弧上的點(diǎn)到達(dá)象限點(diǎn)后就會(huì)發(fā)生改變（變高或變低）的啟發(fā)。如果能設(shè)計(jì)出控制劃針導(dǎo)柱沿某一固定點(diǎn)作微小擺動(dòng)，則可解決高度微調(diào)的難題。本文作者通過螺紋旋轉(zhuǎn)控制微調(diào)杠桿作微小角度轉(zhuǎn)動(dòng)，劃針、劃針導(dǎo)柱、微調(diào)杠桿三者剛體連接，從而帶動(dòng)劃針作微小擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)增加劃針微小調(diào)節(jié)高度的功能。

2 可微調(diào)劃針的制作

可微調(diào)劃針底座1 采用優(yōu)質(zhì)45#鋼加工，粗、精銑底座側(cè)邊四面，底座上、下面上磨床加工平整，按圖紙尺寸開槽，保證與可微調(diào)支架6 滑動(dòng)自由。在可微調(diào)劃針底座1 側(cè)邊鉆孔，用于安裝可微調(diào)支架6 定位銷；可微調(diào)劃針底座1 前面鉆孔、攻牙，保證與微調(diào)支架頂柱間隙配合并滑動(dòng)自由，最后加工可微調(diào)劃針底座1 上面四條邊倒角?？晌⒄{(diào)支架采用優(yōu)質(zhì)45#鋼板，線切割加工外輪廓前上磨床半精加工上、下兩面平整留余量0.2mm，鉆銷釘孔、劃針導(dǎo)柱鎖緊螺釘孔，上端面鉆孔攻牙M6，保證與可微調(diào)螺釘2 配合，焠火熱處理，上磨床加工兩側(cè)面至尺寸要求。

劃針導(dǎo)柱接頭7，劃針導(dǎo)柱鎖緊螺母5，劃針導(dǎo)柱鎖緊螺釘4 采用優(yōu)質(zhì)45#鋼按圖加工而成。劃針導(dǎo)柱鎖緊螺母5，表面滾花深度不低于0.3mm。劃針導(dǎo)柱接頭7 與劃針導(dǎo)柱鎖緊螺釘4為間隙配合。保證能夾緊劃針導(dǎo)柱孔14 的孔位置公差，劃針導(dǎo)柱鎖緊螺釘4 的外圓長度為下偏差，確保能鎖緊劃針導(dǎo)柱14，劃針導(dǎo)柱14 采用?10mm 冷拉型材，高度為300mm，劃針13 采用?6mm 304 不銹鋼型材，劃針13 一頭焊接合金，在砂輪機(jī)上粗磨成形后，然后在工具磨床上精加工針尖部分，保證劃針13的兩個(gè)針尖與劃針體同心，以提高劃線精度。

劃針導(dǎo)柱夾套10、劃針導(dǎo)柱夾頭11 采用優(yōu)質(zhì)35Mn 材料。劃針導(dǎo)柱夾套10，車床加工外形、內(nèi)孔保證同軸度，之后熱處理，最后線切割開槽，保證夾套有足夠的彈性；劃針導(dǎo)柱夾頭11，在銑床上加工外形，鉆兩個(gè)孔至圖紙尺寸，之后熱處理，最后用線切割開槽，保證夾頭有足夠的彈性。劃針鎖緊螺母8、劃針鎖緊螺釘9、劃針夾頭12 采用優(yōu)質(zhì)45#鋼加工成形。劃針鎖緊螺母8 滾花深度不低于0.3mm。劃針夾頭12、劃針鎖緊螺釘9保證間隙配合，加工兩個(gè)?6mm 的內(nèi)孔時(shí)保證孔的位置精度，確保劃針能同時(shí)穿過這兩個(gè)內(nèi)孔。劃針鎖緊螺釘9 大的外圓長度公差取下偏差，安裝劃針時(shí)確保能夠夾緊合金頭劃針13。

圖1、2 中：1、可微調(diào)劃針底座；2、可微調(diào)螺釘；3、可微調(diào)支架定位銷；4、劃針導(dǎo)柱鎖緊螺釘；5、劃針導(dǎo)柱鎖緊螺母；6、可微調(diào)支架；7、劃針導(dǎo)柱接頭；8、劃針鎖緊螺母；9、劃針鎖緊螺釘；10、劃針導(dǎo)柱夾套；11、劃針導(dǎo)柱夾頭；12、劃針夾頭；13、合金頭劃針；14、劃針導(dǎo)柱；15、彈簧調(diào)節(jié)螺釘；16、彈簧；17、可微調(diào)支架頂柱。

圖1 可微調(diào)劃針的結(jié)構(gòu)圖

圖2 可微調(diào)劃針底座剖視圖

3 數(shù)據(jù)分析

合金頭劃針13、劃針導(dǎo)柱14、微調(diào)杠桿6 三者為剛體連接，合金頭劃針13 在車床上找正工件時(shí)通常安裝高度約為240mm?？晌⒄{(diào)螺釘2 旋轉(zhuǎn)一周，可微調(diào)支架擺動(dòng)1.43°，如圖6 所示，劃針高度變化為0.149mm，如圖5 所示。如果可微調(diào)螺釘旋轉(zhuǎn)半周，劃針高度變化為0.074mm，幾十個(gè)微米的變化量足夠勝任劃線或在車床卡盤上找正工件的需求，因?yàn)閯澗€的精度一般為0.2mm。當(dāng)劃針安裝高度低于240mm 時(shí)劃針的高度變化比0.149mm 更小，也就是說它的變化量更小，精度更高，相反安裝高度高時(shí)它的精度則低。對于常用的劃線是可以勝任的。

圖3 傳統(tǒng)劃針

圖4 可微調(diào)劃針

圖5 立柱擺動(dòng)高度差分析圖

圖6 可微調(diào)支架分析圖

4 可微調(diào)劃針的使用

使用可微調(diào)劃針時(shí)先選擇劃針的頭部，對于劃線時(shí)選擇合金頭部，在車床上找正工件時(shí)選擇劃針的無合金的頭部，調(diào)整劃針的大概高度，鎖緊劃針導(dǎo)柱鎖緊螺釘4、劃針鎖緊螺母8。調(diào)整劃針高度時(shí)需要手動(dòng)移開可微調(diào)劃針，使劃針在工件附近，注意不要碰到工件表面以免碰傷工件表面，旋轉(zhuǎn)可微調(diào)螺釘2一定角度后再移動(dòng)劃針接近工件，則可對劃針的高度進(jìn)行微調(diào)（可調(diào)高也調(diào)低）。調(diào)整劃針高度時(shí)注意劃針不要碰到工件表面，以免碰傷劃針和工件表面。如果工件高度超過或可微調(diào)劃針最大高度時(shí)，可以改變劃針導(dǎo)柱14 的高度，則可滿足使用要求。

5 可微調(diào)劃針的使用效果

5.1 可微調(diào)劃針外形美觀，制作過程簡單，符合低成本、高效率的設(shè)計(jì)原則。

5.2 操作方便，可對劃針進(jìn)行微小調(diào)節(jié)高度。

5.3 適用性強(qiáng)，調(diào)節(jié)范圍大于±6mm。

5.4 可微調(diào)劃針的使用，簡化劃針需作微調(diào)的操作難度。

5.5 只局限于技工院校金工車間實(shí)訓(xùn)教學(xué)和企業(yè)機(jī)械加工或維修車間使用。

5.6 可微調(diào)劃針沒有高度游標(biāo)尺的實(shí)時(shí)高度，只有相對高度的變化量，但比高度游標(biāo)尺造價(jià)低很多，用途也廣很多。

可微調(diào)劃針的零部件加工是由數(shù)控、模具大專畢業(yè)班的學(xué)生加工、裝配而成，作為畢業(yè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目之一，產(chǎn)品的制造成本相對較高，如果有一定產(chǎn)量時(shí)部分零部件可以采用精鑄或粉末治金技術(shù)，這樣可以大量降低產(chǎn)品的加工量、加工時(shí)間，從而降低產(chǎn)品的成本，利于產(chǎn)品的穩(wěn)定性及產(chǎn)品的普及。

研發(fā)，改良工裝夾具是我院現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)系的優(yōu)良傳統(tǒng)，可以：（1）提高師生發(fā)現(xiàn)問題的能力，在實(shí)訓(xùn)過程真正用腦做事，用心做事。（2）提高師生解決問題的能力，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題后就會(huì)去查找相關(guān)理論書籍、研究問題，用理論去指導(dǎo)實(shí)踐，讓實(shí)踐鞏固理論。還可以讓學(xué)生們了解工裝夾具在機(jī)械加工過程中的重要性，并且參與工裝夾具制作的全過程，掌握相關(guān)的機(jī)械制圖、劃線、鉆孔、車削、線切割、裝配、工藝等相關(guān)知識(shí)。（3）對提高學(xué)生的自信心、學(xué)習(xí)能動(dòng)性非常有幫助，零部件加工出來時(shí)由于形、位公差不達(dá)標(biāo)時(shí)，產(chǎn)品裝配出了問題時(shí)，他們會(huì)很自覺、主動(dòng)去研究問題，解決問題，當(dāng)產(chǎn)品完成后多數(shù)學(xué)生有說不出的自豪。該工具成功研發(fā)、制作、使用得到了韶關(guān)周邊多家企業(yè)認(rèn)同與肯定，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。近幾年我院現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)系的學(xué)生受到珠三角多家企業(yè)的高度評價(jià)。

致謝：本人撰寫論文過程中得到了韶關(guān)市技師學(xué)院現(xiàn)代制造產(chǎn)業(yè)系的華柏江老師和其他協(xié)助加工和測試該工具的實(shí)訓(xùn)老師的大力支持。在此表示感謝！