万能分度头的功能和使用方法

1、万能分度头的功能和使用方法内容摘要：本文讲述万能分度头的规格、功能、结构和传动系统，以及万能分度头的分度方法和在实际应用中的实例。关健词：万能分度头万能分度头是一种分度工具，在一些教科书中都有出现。它看似简单、实属复杂，没有深刻的理解，就不会有透彻的阐述。我写本论文意在与同行商榷，以求共勉共进。万能分度头，在一些书中也叫机械分度头，或简称分度头。它是铣床的重要精密附件之一，在磨床、钻床、创床等机床上也有广泛应用。分度头，可把夹持在顶尖间或卡盘上的工件转动任何角度，也可对工件进行圆周分度。使许多机械零件，诸如花键轴、牙嵌式离合器，直齿圆柱齿轮等需要等分的齿槽，能在铣床上铣削。下面分三个方面的问题

2、进行论述。一、万能分度头的规格和功能。万能分度头的规格是按它能夹持工件的最大直径进行划分的，fw型万能分度头常用规格有160mm、200mm、250mm、320mm等，其中fw250型应用最普遍。、万能分度头的主要功能是能够将工件作任意的圆周等分（如铣削花键轴）或直线移距分度（如配置丝杆螺母和交换齿轮后可铣削圆柱螺旋槽）。可把工件的轴线置放在水平，垂直或任意角度的倾斜位置，这个功能主要是依靠结构中的回转体，主轴安装在回转体上，回转体又可沿着基座上的环形导轨转动，使主轴轴线在以水平为基准的-6°+90°范围内做不同仰角的调整。万能分度头的另一种功能是通过交换齿轮，可使分度头、

3、主轴在随铣床工作台的纵向进给运动的同时作连续旋转，实现工件的复合进给运动，这个功能在讲到铣削圆柱螺旋槽时会做详细介绍。二、万能分度头的结构和传动系统。万能分度头的外形和组成如下图所示，图中各组成部分名称和作用进行一些必要的说明：1、基座：是分度头机座，分度头的大部分零件都安装在基座上，基座底面槽内装有两个定位键，与铣床工作台面上的中央t形槽配合，以精确定位。2、分度盘：又叫孔盘。套装在与主轴垂直的分度手柄轴上。盘正、反面上有若干圈，在圆周上均匀分布的定位孔，作为各种分度计算和实施分度的依据。分度盘配合分度手柄，分度叉，定位插销可以完成不是整转数的分度工作。分度盘上诸孔圈的孔数可查有关表格。分度

4、盘的左侧有固定销和制动螺钉，用以在一般分度工作情况下，固定分度盘，松开制动螺钉，拔出固定销，可使分度手柄转动，分度盘也随着微量转动，以完成差动分度。3、分度叉：又称扇形板，由两个叉脚组成，其开口角度的大小，按分度手柄所需转过的孔距数给以调整并固定。分度叉的功能是防止分度差错和方便分度。现以例子说明分度叉、定位插销、分度手柄使用方法。见下图分度叉两叉脚间的夹角可调，调整的方法是使两叉脚间的孔数比需摇的孔数应多一个。如上图，两叉脚间有7个孔，但是只包含了6个孔距，例如n=6=6，如果选择孔数为42的孔圈子，分度叉两叉脚间应有28+1=29个分度孔。每次分度时，将定位插销从叉脚1内侧的定位孔中拔出并

5、转90°锁住，然后摇动分度手柄所需的整数圈后，将定位插销摇到叉脚2内侧的定位孔上方，将定位插销转动90°后轻轻插入该定位孔内，当分度手柄摇到定位插销的位置后，再转动分度叉使叉脚1靠紧定位插销，此时叉脚2就转动到下一次分度时所需的定位位置。4、侧轴：用与分度头主轴间安装交换齿轮进行差动分度，或用于铣床工作台纵向丝杆间安装交换齿轮进行直线移距分度或铣削螺旋面等。（在下列铣削圆柱螺旋槽的实例中要讲到）5、蜗杆脱落手柄:用于脱开蜗杆与蜗轮的啮合，按刻度盘9直接进行分度。6、主轴锁紧手柄：用于在分度后锁紧主轴，使铣削力不致直接作用在分度头的蜗杆、蜗轮上，减少铣削时的振动，保持分度头的

6、分度精度。7、回转体：安装分度头主轴，主轴可随回转体沿着基底1上的环形导轨转动，使主轴线在以水平为基准的-6°+90°范围内做不同仰角的调整。8、主轴：是一空心轴，其前后两端均为莫氏4号锥孔，前锥孔用来安装顶尖或锥度心轴，后锥孔用来安装挂轮轴，用以安装交换齿轮。主轴前端的外部有一段定位锥体（短圆锥），用来安装三爪自定心卡盘的法兰盘。9、刻度盘、固定在主轴的前端：与主轴一起转动。其圆周上有0°360°的等分刻线，在直线分度时用来确定主轴转过的角度。10、分度手柄：分度用，摇动分度手柄，主轴就按一定传动比回转。11、定位插销：在分度手柄的曲柄的一端，可沿曲柄

7、作径向移动调整到所选孔数的孔圈圆周，与分度叉配合准确分度。分度头的传动系统，见下图示：分度时，从分度盘定位孔中拔出定位插销，转动分度手柄，手柄轴随着一起转动，通过一对齿数相同（即传动比为1:1）的直齿圆柱齿轮，以及传动比为40:1的蜗轮螺杆副，使分度头主轴带动工件转动实现分度。另外，右侧的侧轴（安装支换齿轮用），通过一对传动比为1:1的交错轴传动的斜圆柱齿轮与空套在手柄轴上的分度盘相连，当侧轴转动时，带动分度盘转动，用以进行差动分度或铣削螺旋面。三、万能分度头的分度方法。万能分度头根据工件不同的加工需要和不同的分度需要，可分为基本分度法和计算，角度分度法和计算，差动分度计算等分度方法。下面逐一

8、介绍其分度原理，计算方法，以及例证。基本分度法和计算，基本分度法是一种较为简单的分度方法。分度时，分度盘由侧面的固定销制动好，分度头内部的蜗杆，蜗轮啮合在一起，转动分度摇柄，使主轴带动工件转过一定转数而实现分度。从分度头的传动系统可知，蜗杆为单线，蜗轮为40齿（即分度头定数为40），所以摇柄转40r，蜗杆也转40r，主轴只转1r（因为蜗轮转1r，而蜗轮与主轴同轴，蜗杆与蜗轮的速比为1:40），设工件要等分的数为z，则工件的每次分度主轴就应转1/z转，它们之间的计算关系为1:40=：n，即n=，式中n-分度中摇柄转数(r)。对于n=简单的理解是：工件要进行z等分，而蜗轮的齿数为40，即主轴转一圈

9、，或叫做蜗轮转一圈（其转过40个齿），那么工件每次分度（也即蜗轮要转过多少个齿），主轴要转过一圈的几分之一（即），这就是摇柄要转过的转数r。如果摇柄转数不是整数圈，例如6，那么要把分数中的分子，分母同时扩大若干倍，但不能随意扩大倍数，分母扩大后必须符合分度盘中已有的孔数，如54、66等孔数，则6=6=6，即每次分度时，摇动手柄要在分度盘中66孔数这一圈，转过6圈又44个孔。例铣削z=36齿的等分数工件，每铣好一齿后，分度摇柄转数为多少？解答时要利用公式n=，n=1=1=1=1，说明每次分度，摇柄在分度盘54孔圈上转过1整转零6个孔。角度分度法和计算，若工件按照角度数为计算依据时，可采用角度分度

10、法，它的分度计算公式与n=是一致的。关键在于：分度摇柄转40转，工件只转了1转，1转等于360°，那么摇柄转1转，工件转=9°，如果工件按铣削的需要要铣削角度，则摇柄需转过的转数即为n=（r）。以此类推，若以“”“”为计算依据时，则n分别为：n=(r),n=（r）。例工件上有三条均匀分布的槽，每条槽间的夹角均56°，求每次分度的摇柄转数为多少？解由于工件是按角度数为计算依据，且以“°”为计算单位，这时利用公式n=（r）进行计算，则n=6=6（r），即在铣夹角cod、aob或eof时摇柄在54孔圈上转过6r又12个孔距。若计算到此为止就不完整（书中解题就到

11、此为止），因为三条槽在工件上是均布的，譬如说先铣削夹角aob，到铣削夹角cod时，还需要利用公式n=进行计算摇柄的转数：n=13（r）=13=13（r）。这里要注意的一个问题是：铣削夹角aob，从ab,摇柄要转过6（r），而铣削下一个夹角cod时，实质上工件应该从b点转到c点而要从a点c点，摇柄要转过13（r），那么从b点c点，摇柄要转过n=13-6=7（r）后，才能再铣夹角cod。差动分度法和计算，差动分度法较为复杂，不作详细论述，只简单介绍。差动分度法适用于按照基本分度原理无法进行分度的等分数，如67、71、77、91、103等（因为分度盘上没有这样的孔数）。差动分度原理是，差动分度就是在

12、分度中，摇柄和分度盘同时顺时针或逆时针转动，通过它们之间的转数差来实现分度。为了使分度摇柄和分度盘同时转动，就需要在分度头主轴的锥孔处和侧轴都安装上交换齿轮z1、z2、z3、z4（交换齿轮的功能是控制分度盘转动的多少和方向）。这时，摇柄的实际转数，并不是所摇的孔距数。若分度盘与摇柄转动方向相同，那么实际转数就比摇过的转数多，应等于摇柄转过的转数加上分度盘相对于摇柄顺转移动的转数。若分度盘与摇柄转动方向相反，那么实际转数就比摇过的转数少，应等于摇柄转过的转数减去分度盘相对于摇柄反转移动的转数。由于差动分度计算法是采取试计算法，较为复杂，不作阐述。下面以圆柱螺旋槽的铣削，进一步论述万能分度头的使用

13、原理和方法。圆柱螺旋槽，即在圆柱上由若干条螺旋线组合而成的。在圆柱面上铣削螺旋槽，铣刀与工件的相对运动必须符合螺旋线的成形运动规律，也就是除铣刀本身的转动运动外，在工作台带动工件作纵向进给的同时，工件还需作匀速转动，并要保证当工件随工作台等速移一个螺旋线导程ph的距离时，工件匀速转动一周。在铣刀铣削工件过程中，工作台丝杆既实现工作台纵向进给，又带动交换齿轮转动，使分度头主轴实现工件的转动。在这里必须要交代为什么要安装交换齿轮这个问题，安装交换齿轮的目的是为了完成工件在铣削过程的复合运动，即要使工件转动，又要使工件完成纵向进给运动（移动）。圆柱螺旋槽的用途很多，如圆柱螺旋齿刀具，等速圆柱凸轮（螺

14、旋槽）、蜗杆等。加工螺旋槽用铣刀的廓形应与螺旋槽法向截面形状符合，所以在铣削时，必须将铣床工作台在水平面内扳转一个角度，扳转角度的大小等于或略小于螺旋角。扳转的方向：铣削左旋螺旋槽，工作台由水平向顺时针方向扳转；铣削右旋螺旋槽，工作台由水平向逆时针方向扳转。下面来阐述工作台纵向等速移动（导程ph）与工件匀速转动间的一定关系问题。见下图示铣削圆柱螺旋槽时，将工件装夹在分度头的轴上，铣刀与工件的相对运动规律由交换齿轮将工作台丝杠与分度头连接起来实现。从上图可知，当工作台每移动一个导程ph时，分度头主轴必须回转一周（这里再次强调）。则：=×××（1）整理后，得：=（2）

15、图6 铣螺旋槽时交换齿轮的配置a)传动系统 b)挂轮位置式中：z1、z3主动交换齿轮齿数； z2、z4从动交换齿轮齿数；40分度头定数；p丝铣床工作台纵向传动丝杆螺距，mm。ph螺旋槽导程，mm。 在上述（1）式中，等式左边表示：工件完成一个导程(ph)时移动，或者说工作台纵向进给一个导程，工作台丝杠副要转过几个螺距（p丝）；工件一个导程的移动，靠工作台丝杠的转动来完成。等式右边×××含义：两个第一个是指两个。齿数相同的斜齿圆柱齿轮传动比，第二个是指两个齿数相同的直齿圆柱齿轮传动比。 是指蜗轮（40齿）和蜗杆（单头）的传动比。是指齿轮z2对z1（齿数）传动比和齿轮z4对z3的传动比，或者说，是从动交换齿轮z2、z4对主动交换齿轮z1、z3（齿数）的传动比。×××表示最终分度头主轴的转动速度，或表示工件最后的转速是多少。而这个转速怎么来的，还是由工作台的丝杠传动来的，因为丝杠与交换齿轮z1同轴。由此可见，工作台丝杠的转动既可完成工件螺旋槽一个导程的进给，又可使工件完成转动的运动，这样就把工件的移动（进给）和工件的转动统一起来，从而完成螺旋槽的铣削运动。另外还要注意一个重