自定心、滾動(dòng)支撐中心架的設(shè)計(jì)

孫金海 楊曉磊

(①徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，江蘇徐州 221140;②徐州徐工挖掘機(jī)械有限公司，江蘇徐州 221004)

軸的長(zhǎng)度和直徑之比(L/d)越大，則剛度越小，當(dāng)加工工件長(zhǎng)度跟直徑之比大于25倍時(shí)，由于工件本身的剛性變差，在車削時(shí)，工件受切削力、自重和旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力的作用，會(huì)產(chǎn)生彎曲、振動(dòng)，嚴(yán)重影響形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度［1－2］。同時(shí)，在切削過(guò)程中，工件受熱伸長(zhǎng)還易產(chǎn)生彎曲變形，使車削難易進(jìn)行。此時(shí)需要用中心架來(lái)支承工件以提高其裝夾剛度。而傳統(tǒng)中心架在使用過(guò)程中存在著難對(duì)中、支撐塊易磨損、加工中易產(chǎn)生振動(dòng)等不足［3］，對(duì)此本文提出了一種新型自定心、滾動(dòng)支撐中心架。

1 傳統(tǒng)中心架簡(jiǎn)介

1.1 結(jié)構(gòu)與工作原理

如圖1所示，傳統(tǒng)車床中心架的主要結(jié)構(gòu)包括鑄鐵底座、支撐爪、緊定螺釘、上蓋、連接螺母、底板調(diào)節(jié)螺母、調(diào)節(jié)螺釘和壓板。工作時(shí)，鑄鐵底座1通過(guò)壓板8和螺母7固定在機(jī)床導(dǎo)軌上，上蓋4和鑄鐵底座1用銷子活動(dòng)連接。為了裝卸工件方便，上蓋4可以打開(kāi)或是扣合，并通過(guò)螺母5固定。通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘6可以調(diào)整支撐爪2的升降，以適應(yīng)不同直徑的工件，調(diào)整完成后可用緊定螺釘3將支撐爪2固定［4］。

圖2是傳統(tǒng)中心架的應(yīng)用示意圖，當(dāng)工件的加工精度要求較低時(shí)，可將中心架直接安裝在工件的中間。在工件裝在中心架之前，需在毛坯中間加工出一段圓柱溝槽作為支撐軸頸，其直徑應(yīng)大于零件的要求尺寸，留出精加工余量，這段軸頸應(yīng)有較好的表面粗糙度和圓度［5］。

當(dāng)車削某段不需要加工的長(zhǎng)軸，或是加工不適于在中間段車溝槽、表面不規(guī)則、毛坯面、中間部位有鍵槽或花鍵時(shí)，需采用過(guò)渡套和中心架相配合支撐的方法。

1.2 存在的不足

傳統(tǒng)中心架在使用中存在以下問(wèn)題［6－8］:

(1)人工調(diào)整3個(gè)支撐點(diǎn)對(duì)中，效率低;

(2)工件與支撐塊之間為滑動(dòng)摩擦，易磨損，壽命短;

(3)3個(gè)圓柱支撐點(diǎn)，屬于懸臂結(jié)構(gòu)，剛度差，易振動(dòng)。

(4)安全性差。傳統(tǒng)中心架，靠一根緊定螺釘，緊固上下蓋，加工中，如果工件對(duì)中效果不好，旋轉(zhuǎn)中極易將中心架扭斷，造成設(shè)備、人身事故。

2 新型自定心、滾動(dòng)支撐中心架設(shè)計(jì)

2.1 新型中心架的結(jié)構(gòu)

如圖3所示，自定心、滾動(dòng)支撐中心架的主要結(jié)構(gòu)包括固定結(jié)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、限位鎖死機(jī)構(gòu)［9］。

滑動(dòng)導(dǎo)軌3安裝在車床導(dǎo)軌上，用導(dǎo)軌壓板1和螺栓2固定。在滑動(dòng)導(dǎo)軌3的左右兩側(cè)，分別設(shè)置有豎向的側(cè)板4、13;T形螺桿6，一端為左旋，一端為右旋，通過(guò)滾動(dòng)軸承7安裝在左右側(cè)板之間。T形螺桿6的右端延伸至右側(cè)板13外側(cè)，穿過(guò)右側(cè)板端蓋14與手輪15固定旋轉(zhuǎn)連接;T形螺桿6的兩邊分別安裝有左、右螺套8，螺套8的外部分別固定連接有左、右滑塊9及卡爪11。螺桿6將左、右螺套8、左、右滑塊9及左、右卡爪12連接為一體運(yùn)動(dòng);滑塊9的底部與滑動(dòng)導(dǎo)軌3燕尾槽滑配合連接;左、右側(cè)板4、13與左、右滑塊8之間分別設(shè)置有左、右限位板5，以防止滑塊9脫離軌道。左、右卡爪11內(nèi)側(cè)的上、下端分別固定連接有4個(gè)滾輪12，用來(lái)夾緊工件16。

2.2 新型中心架的操作方法

在使用時(shí)先松開(kāi)止動(dòng)銷，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪15，則T形螺桿6轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿分為兩段，分別為正、反向螺紋，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪，兩個(gè)V形支撐塊同時(shí)分別向兩端運(yùn)動(dòng)，放入工件，然后順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪，兩個(gè)V形支撐塊同時(shí)向中間運(yùn)動(dòng)，利用V形塊自動(dòng)定心原理，滾輪自動(dòng)對(duì)中并鎖緊工件，裝好止動(dòng)銷。第一個(gè)工件調(diào)整好后，不必再次調(diào)整，其他工件即可直接安裝，使用方便，效率高。

2.3 新型中心架的優(yōu)點(diǎn)

這種新型自定心、滾動(dòng)支撐中心架具有如下優(yōu)點(diǎn):

(1)利用V形塊自動(dòng)定心原理，代替人工對(duì)中，提高了效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度;(2)利用V形塊支撐代替三點(diǎn)懸臂支撐，提高了支撐剛度，減小了振動(dòng);(3)V形塊上裝有滾輪，將傳統(tǒng)中心架的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，減小了支撐架和工件間的磨損，提高了滾輪的使用壽命;(4)利用絲杠螺紋自鎖提供夾緊力，安全可靠。

3 結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)的中心架相比，該新型中心架具有自動(dòng)定心效率高、滾動(dòng)摩擦磨損小，支撐剛度高，夾緊可靠，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

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［4］李想.車床專用中心架的設(shè)計(jì)制作和使用［J］.煤炭科技，2007(3):63－64.

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