车床跟刀架的改进

2013-11-18冯小飞郑卫刚

中国重型装备 2013年4期

冯小飞郑卫刚

(1.武汉理工大学能源与动力工程学院，湖北 430063;2.武汉理工大学工程训练中心，湖北 430063)

跟刀架是车床的附件，一般固定在车床床鞍上，车削时跟随在车刀后面移动，承受作用在工件上的切削刀［1］。细长轴刚度差，车削较困难，特别是车削不允许中间接刀的细长轴时，应使用跟刀架装卡［2］。如采用跟刀架来支撑，可以增强其强度和刚度，有效地防止工件的弯曲变形，保证加工质量。但在车工生产中跟刀架支撑爪的磨损是常见的故障之一，跟刀架常用的有两支撑爪跟刀架和三爪跟刀架。本文基于三爪跟刀架设计了一种新型跟刀架，以提高使用寿命和经济效益。

1 现状分析

从跟刀架原理来看，只需两个支承爪就可以了，因为车削时总切削力使工件贴靠在跟刀架的两个支承爪上。但实际使用时，特别是车削细长轴时，工件本身有一个向下的重力，同时工件免不了有些弯曲。因此，工件往往因离心力瞬时离开支承爪而产生振动。若采用三爪支承，工件上下、左右都不能移动，车削时稳定，不易产生振动［3］，但同时支撑爪的磨损不可避免。故对三爪跟刀架进行改进设计，以便更好地应用于车削加工中。

三爪跟刀架的支撑爪的材料通常为球墨铸铁，而加工轴的材料通常为普通碳素钢、优质碳素钢、合金钢等。作为支撑爪，球墨铸铁与上述材料直接接触，由于铸铁与钢之间的摩擦系数较大，加工的长轴高速旋转造成了支撑爪的严重磨损，支撑爪未磨损前其顶端接近锥形，而磨损后内凹严重，如图1。目前在车工生产中为了应对这种支撑爪的磨损主要采用不断地浇油冷却润滑和不断调整跟刀架支撑爪的位置，以保证好与工件的同轴度，避免形状误差的产生［4］。但这仍无法避免球墨铸铁支撑爪的不断磨损，且给车工生产带来极大的不便。通过图1 可以看出，各个支撑爪的磨损不同，故在车削时要经常调整，而在一定程度上影响了轴类零件的加工精度，甚至造成轴类零件报废。

2 跟刀架的改进

2.1 改进方案

针对跟刀架支撑爪的磨损，提出改进措施，在支撑爪前端设置滚动轴承与工件接触代替之前的球墨铸铁与轴类工件直接接触。支撑爪和刀具共同夹持工件，为了提高车削时的稳定性，在每个支撑爪的前端设有两个滚动轴承，共同作用，其改进后的支撑爪如图2 所示。用支架组合代替支撑爪前端球墨铸铁块，在支架上安装两个滚动轴承，用销轴穿过轴承和垫圈，销轴保证了轴承在纵向位置上的稳定，垫圈保证轴承不左右晃动，再用螺钉固定销轴。