在數(shù)控機(jī)床和轉(zhuǎn)搭式組合機(jī)床以及各種回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中，常用的分度工作臺(tái)分度、轉(zhuǎn)位和定位工作是按照控制系統(tǒng)的指令自動(dòng)進(jìn)行的，每次轉(zhuǎn)位回轉(zhuǎn)一定的角度（90°、60°、45°等），但實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位的機(jī)構(gòu)卻很難達(dá)到分度精度的要求，所以要有專(zhuān)門(mén)的定位元件來(lái)保證，因此，分度定位元件往往是分度工作臺(tái)設(shè)計(jì)、制造和調(diào)整的關(guān)鍵部分。目前常用的定位元件有插銷(xiāo)定位、反靠定位、齒盤(pán)定位和鋼球定位等。為了獲得高精度的分度，廣泛采用鋼球定位分度盤(pán)機(jī)構(gòu)。它具有齒盤(pán)定位的一些優(yōu)點(diǎn)，自動(dòng)定心和分度精度高，且制造簡(jiǎn)單，鋼球可外購(gòu)，尤其對(duì)尺寸較小的高精度分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)采用鋼球定位也很理想。鋼球定位是利用鋼球直徑大小可以預(yù)選到誤差很少范圍的原理，從而獲得精密的分度精度。本文進(jìn)行了鋼球定位分度盤(pán)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析了影響鋼球定位分度盤(pán)機(jī)構(gòu)的分度精度的因素，并提出了解決方法。

    1 結(jié)構(gòu)工作原理

    鋼球定位分度盤(pán)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。它依靠高精度的基圓盤(pán)4和高精度的鋼球來(lái)提高分度機(jī)構(gòu)的精度。用￠8鋼球120粒無(wú)間隙地排列在￠297.61238毫米的基圓柱上，并接觸于同一端面，壓緊圈5套在鋼球外面，30°的一圈斜口正對(duì)著鋼球，當(dāng)壓緊圈壓緊時(shí)，將鋼球壓緊在基圓柱和端面上。除此之外，為防止鋼球沿圓周轉(zhuǎn)動(dòng)而破壞分度，在某一對(duì)鋼球之間裝一個(gè)高強(qiáng)度鋼做成的楔頭圓柱銷(xiāo)12，其頭部是45°楔面，以保證高精度分度。這種機(jī)構(gòu)可以用來(lái)加工齒牙盤(pán)（即端面齒分度盤(pán)）等高精度分度的工件。

    工作時(shí)，當(dāng)手柄7順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使升降螺套9帶動(dòng)主軸與工作臺(tái)1上升，此時(shí)壓緊圈5帶動(dòng)鋼球上升，即可轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行分度。zui后逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄7，就能使升螺套9下降并夾緊，鋼球的分度原理如圖2所示。

    2 影響分度精度的因素分析及解決方法

    2.1 鋼球的選擇

    鋼球的尺寸精度是分度精度高低的決定因素。為此，鋼球的精度是以預(yù)選的方法來(lái)保證的。用1微米的測(cè)微儀，預(yù)選直徑誤差為1微米的鋼球240粒，按要求鋼球的直徑大小誤差與真圓度預(yù)選在0.5微米以下。

    2.2 基圓盤(pán)的加工

    基圓盤(pán)的基圓直徑要求較高，基圓直徑的計(jì)算如下：

    舉例如圖3，鋼球直徑為￠8毫米。已知圓周等分n=120，所以∠AOB=3°，AB為鋼球連心線(xiàn)，所以AB=8，OC為三角形中∠AOC的角的平分線(xiàn)，于是△ACO為直角三角形，而∠AOC=1°30′，則：AO=AC/sin1?30?=4/0.02617695=152.80619 毫米，因此，基圓盤(pán)4的基圓柱的直徑d為：

    d=2×ao=2（AO-Aa1）=297.61238毫米

   （其中Aa為鋼球半徑，Aa=4毫米）

    磨削和測(cè)量基圓是比較困難的，為了解決這一難題，我們采用的加工方法是：先將淬硬的基圓盤(pán)磨準(zhǔn)兩平面，平行度在0.01毫米以?xún)?nèi)，以平面為基準(zhǔn)磨削內(nèi)孔，應(yīng)保證平面與內(nèi)孔中心垂直度為0.001/100毫米，然后裝上特制的心軸，以?xún)?nèi)孔和端面為基準(zhǔn)磨削基圓。磨削基圓同時(shí)磨出端面。將￠297.6123毫米磨到+0.1毫米的基礎(chǔ)上，每磨小0.01~0.02毫米為一次，即將工件連同芯軸一起拆下（不可將零件從芯軸上拆下）。

    2.3 預(yù)裝工作

    將上述加工好的零件與壓緊圈及選好的120粒鋼球在臺(tái)體上進(jìn)行試裝，用精密塞尺測(cè)出鋼球的zui大間隙，然后再上磨床磨小直徑相當(dāng)于zui大間隙的1/3;這樣反復(fù)多次磨削與試裝，直到測(cè)不出鋼球的間隙，這時(shí)測(cè)出的直徑尺寸應(yīng)是計(jì)算出來(lái)的尺寸。這一道工序加工時(shí)應(yīng)十分小心和不厭其煩，并應(yīng)注意良好的清潔與環(huán)境溫度。磨削時(shí)砂輪應(yīng)注意平穩(wěn)，外圓與端面應(yīng)同時(shí)磨小，零件裝在心軸上到磨床的兩頂針間轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，zui大一點(diǎn)振擺不應(yīng)超出0.01毫米。

    基圓圓柱面的硬度在HRC55以上，硬度低了，經(jīng)鋼球多次松壓后就會(huì)產(chǎn)生壓痕，一出現(xiàn)壓痕，分度精度就隨之下降。

    2.4 基圓盤(pán)等分精度的測(cè)量方法

    具體方法可以用多面棱體和準(zhǔn)直儀，也可以用準(zhǔn)直儀對(duì)照反光鏡的方法來(lái)測(cè)定誤差。

    3 使用實(shí)例

    我們?cè)诒狙b置中把鋼球預(yù)選精度在0.002毫米以下，利用1秒的準(zhǔn)直儀與反光鏡配合檢查等分精度的zui大累積誤差為4秒。利用這分度盤(pán)安裝在花鍵磨床上磨出的￠120毫米，120等分的齒牙盤(pán)經(jīng)初步測(cè)定,嚙合后按齒數(shù)計(jì)算嚙合數(shù)達(dá)95?以上，沿齒高，齒寬上接觸面達(dá)到70?以上，把這一對(duì)齒牙盤(pán)安裝在轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭上經(jīng)綜合檢查，等分誤差在0.02毫米以?xún)?nèi)（重復(fù)定位誤差），大大提高了加工的精度。

    4 注意事項(xiàng)

   （1）裝配壓緊圈時(shí)，當(dāng)鋼球與斜面接觸時(shí)，壓緊圈與臺(tái)體之間間隙保持在0.1毫米以?xún)?nèi)比較合適。

   （2）分度盤(pán)的鋼球壓緊采用上述結(jié)構(gòu)，究竟能承受多大扭轉(zhuǎn)力矩，有待進(jìn)一步做出試驗(yàn)。（目前從實(shí)際使用情況看，本裝置用于磨削等分精密刻線(xiàn)，鉆等分的小孔等均能達(dá)到比較高的分度精度），對(duì)扭力或沖擊力大的切削加工，用本分度盤(pán)并不適宜。