車床跟刀架的改進

馮小飛 鄭衛(wèi)剛

(1.武漢理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，湖北 430063;2.武漢理工大學(xué)工程訓(xùn)練中心，湖北 430063)

跟刀架是車床的附件，一般固定在車床床鞍上，車削時跟隨在車刀后面移動，承受作用在工件上的切削刀［1］。細長軸剛度差，車削較困難，特別是車削不允許中間接刀的細長軸時，應(yīng)使用跟刀架裝卡［2］。如采用跟刀架來支撐，可以增強其強度和剛度，有效地防止工件的彎曲變形，保證加工質(zhì)量。但在車工生產(chǎn)中跟刀架支撐爪的磨損是常見的故障之一，跟刀架常用的有兩支撐爪跟刀架和三爪跟刀架。本文基于三爪跟刀架設(shè)計了一種新型跟刀架，以提高使用壽命和經(jīng)濟效益。

1 現(xiàn)狀分析

從跟刀架原理來看，只需兩個支承爪就可以了，因為車削時總切削力使工件貼靠在跟刀架的兩個支承爪上。但實際使用時，特別是車削細長軸時，工件本身有一個向下的重力，同時工件免不了有些彎曲。因此，工件往往因離心力瞬時離開支承爪而產(chǎn)生振動。若采用三爪支承，工件上下、左右都不能移動，車削時穩(wěn)定，不易產(chǎn)生振動［3］，但同時支撐爪的磨損不可避免。故對三爪跟刀架進行改進設(shè)計，以便更好地應(yīng)用于車削加工中。

三爪跟刀架的支撐爪的材料通常為球墨鑄鐵，而加工軸的材料通常為普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼等。作為支撐爪，球墨鑄鐵與上述材料直接接觸，由于鑄鐵與鋼之間的摩擦系數(shù)較大，加工的長軸高速旋轉(zhuǎn)造成了支撐爪的嚴(yán)重磨損，支撐爪未磨損前其頂端接近錐形，而磨損后內(nèi)凹嚴(yán)重，如圖1。目前在車工生產(chǎn)中為了應(yīng)對這種支撐爪的磨損主要采用不斷地澆油冷卻潤滑和不斷調(diào)整跟刀架支撐爪的位置，以保證好與工件的同軸度，避免形狀誤差的產(chǎn)生［4］。但這仍無法避免球墨鑄鐵支撐爪的不斷磨損，且給車工生產(chǎn)帶來極大的不便。通過圖1 可以看出，各個支撐爪的磨損不同，故在車削時要經(jīng)常調(diào)整，而在一定程度上影響了軸類零件的加工精度，甚至造成軸類零件報廢。

2 跟刀架的改進

2.1 改進方案

針對跟刀架支撐爪的磨損，提出改進措施，在支撐爪前端設(shè)置滾動軸承與工件接觸代替之前的球墨鑄鐵與軸類工件直接接觸。支撐爪和刀具共同夾持工件，為了提高車削時的穩(wěn)定性，在每個支撐爪的前端設(shè)有兩個滾動軸承，共同作用，其改進后的支撐爪如圖2 所示。用支架組合代替支撐爪前端球墨鑄鐵塊，在支架上安裝兩個滾動軸承，用銷軸穿過軸承和墊圈，銷軸保證了軸承在縱向位置上的穩(wěn)定，墊圈保證軸承不左右晃動，再用螺釘固定銷軸。

圖1 跟刀架支撐爪的磨損情況Figure 1 Wear status of support claws of follow rest

圖2 跟刀架支撐爪改進后簡圖Figure 2 Drawing of follow rest support claw after improvement

2.2 改進后跟刀架的特點

(1)變滑動摩擦為滾動摩擦。以滾動代替滑動可大大減小摩擦阻力［5］。在工件旋轉(zhuǎn)時，滾動軸承與工件一同旋轉(zhuǎn)運動，變滑動摩擦為滾動摩擦，降低了摩擦系數(shù)，減小了摩擦力，減少了磨損，同時對工件的損害也較小，解決了改進前支撐爪前端球墨鑄鐵的磨損問題。

(2)采用雙軸承。如采用單個軸承，則接觸面積小，對工件的作用壓力小，達不到理想的效果，故采用雙滾動軸承加大接觸面積，可對工件產(chǎn)生足夠的作用壓力，保證車削時的精度要求。

(3)能提高工件的允許轉(zhuǎn)速，改善加工質(zhì)量。在改進前跟刀架在車削時，因支撐爪的磨損，要經(jīng)常性地調(diào)整跟刀架支撐爪前端球墨鑄鐵塊，以保證穩(wěn)定車削。改進后滾動軸承與工件共同旋轉(zhuǎn)，磨損極小，能夠允許工件高速旋轉(zhuǎn)，使得高速車削細長軸類零件得以實現(xiàn)。

將改進后的支架組合安裝在跟刀架活動套筒內(nèi)，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖3 所示。

圖3 改進后跟刀架簡圖Figure 3 Drawing of follow rest after improvement

3 結(jié)束語

將改進后的跟刀架運用到車削加工中，在克服了支撐爪磨損問題的同時還能夠滿足精度要求，提高了加工效率。此改造也可推廣到中心架上。

［1］崔兆華，王希海主編.車工操作技能實訓(xùn)圖解［M］.濟南:山東科學(xué)技術(shù)出版社，2008.

［2］王虎.淺議跟刀架的使用方法［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011，(3):62.

［3］吳國梁主編.高級車工技術(shù)與實例［M］.南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2004.

［4］凌二虎，徐浩主編.車削加工禁忌實例［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2005.

［5］崔振民，張讓梓編.汽車機械基礎(chǔ)［M］.北京:北京理工大學(xué)出版社，2010.