自定心、滚动支撑中心架的设计

2013-09-29孙金海杨晓磊

制造技术与机床 2013年8期

孙金海杨晓磊

(①徐州工业职业技术学院机电系，江苏徐州 221140;②徐州徐工挖掘机械有限公司，江苏徐州 221004)

轴的长度和直径之比(L/d)越大，则刚度越小，当加工工件长度跟直径之比大于25倍时，由于工件本身的刚性变差，在车削时，工件受切削力、自重和旋转时离心力的作用，会产生弯曲、振动，严重影响形状精度、尺寸精度和表面粗糙度［1－2］。同时，在切削过程中，工件受热伸长还易产生弯曲变形，使车削难易进行。此时需要用中心架来支承工件以提高其装夹刚度。而传统中心架在使用过程中存在着难对中、支撑块易磨损、加工中易产生振动等不足［3］，对此本文提出了一种新型自定心、滚动支撑中心架。

1 传统中心架简介

1.1 结构与工作原理

如图1所示，传统车床中心架的主要结构包括铸铁底座、支撑爪、紧定螺钉、上盖、连接螺母、底板调节螺母、调节螺钉和压板。工作时，铸铁底座1通过压板8和螺母7固定在机床导轨上，上盖4和铸铁底座1用销子活动连接。为了装卸工件方便，上盖4可以打开或是扣合，并通过螺母5固定。通过调节螺钉6可以调整支撑爪2的升降，以适应不同直径的工件，调整完成后可用紧定螺钉3将支撑爪2固定［4］。

图2是传统中心架的应用示意图，当工件的加工精度要求较低时，可将中心架直接安装在工件的中间。在工件装在中心架之前，需在毛坯中间加工出一段圆柱沟槽作为支撑轴颈，其直径应大于零件的要求尺寸，留出精加工余量，这段轴颈应有较好的表面粗糙度和圆度［5］。

当车削某段不需要加工的长轴，或是加工不适于在中间段车沟槽、表面不规则、毛坯面、中间部位有键槽或花键时，需采用过渡套和中心架相配合支撑的方法。

1.2 存在的不足

传统中心架在使用中存在以下问题［6－8］:

(1)人工调整3个支撑点对中，效率低;

(2)工件与支撑块之间为滑动摩擦，易磨损，寿命短;

(3)3个圆柱支撑点，属于悬臂结构，刚度差，易振动。

(4)安全性差。传统中心架，靠一根紧定螺钉，紧固上下盖，加工中，如果工件对中效果不好，旋转中极易将中心架扭断，造成设备、人身事故。

2 新型自定心、滚动支撑中心架设计

2.1 新型中心架的结构

如图3所示，自定心、滚动支撑中心架的主要结构包括固定结构、夹紧机构、支撑机构、限位锁死机构［9］。

滑动导轨3安装在车床导轨上，用导轨压板1和螺栓2固定。在滑动导轨3的左右两侧，分别设置有竖向的侧板4、13;T形螺杆6，一端为左旋，一端为右旋，通过滚动轴承7安装在左右侧板之间。T形螺杆6的右端延伸至右侧板13外侧，穿过右侧板端盖14与手轮15固定旋转连接;T形螺杆6的两边分别安装有左、右螺套8，螺套8的外部分别固定连接有左、右滑块9及卡爪11。螺杆6将左、右螺套8、左、右滑块9及左、右卡爪12连接为一体运动;滑块9的底部与滑动导轨3燕尾槽滑配合连接;左、右侧板4、13与左、右滑块8之间分别设置有左、右限位板5，以防止滑块9脱离轨道。左、右卡爪11内侧的上、下端分别固定连接有4个滚轮12，用来夹紧工件16。

2.2 新型中心架的操作方法

在使用时先松开止动销，转动手轮15，则T形螺杆6转动，螺杆分为两段，分别为正、反向螺纹，逆时针旋转手轮，两个V形支撑块同时分别向两端运动，放入工件，然后顺时针旋转手轮，两个V形支撑块同时向中间运动，利用V形块自动定心原理，滚轮自动对中并锁紧工件，装好止动销。第一个工件调整好后，不必再次调整，其他工件即可直接安装，使用方便，效率高。