一種普通車床高強度跟刀中心架設(shè)計

蘭 真，閆振國

（中國石油集團渤海石油裝備有限公司，天津 300280）

0 引言

大導(dǎo)程螺桿可以在專用的臥式數(shù)控銑床上加工完成，但是臥式數(shù)控銑床價格十分昂貴[1]。多數(shù)企業(yè)依然采用普通車床，將其改裝或加裝后實現(xiàn)大導(dǎo)程螺桿加工功能，以節(jié)約成本。跟刀中心架一般作為獨立結(jié)構(gòu)加裝在普通車床上，起到支撐扶持工件的作用，是加工大導(dǎo)程螺桿必不可少的輔助裝置。

實際上，利用普通車床加工大導(dǎo)程螺桿的難度要比加工光軸大得多，例如：用CW6180普通車床加工直徑32 mm、長度7560 mm、偏心距8 mm、導(dǎo)程480 mm的單頭轉(zhuǎn)子時，坯件相對方向的加工余量會相差16 mm，類似于在銑削一根柔性的軸，這就要求跟刀中心架要有足夠的強度并能保持工件的穩(wěn)定性。

1 傳統(tǒng)跟刀中心架存在的不足

跟刀中心架通過支撐塊扶持工件，若支撐塊與工件之間的摩擦力過大，不但會損壞工件加工表面，而且會增加運動阻力，加速支撐塊的磨損；反之，支撐塊就起不到輔助支撐的作用，工件也會因不定中心而無法加工。因此，支撐塊的扶持力必須要控制適當(dāng)，這是保持工件穩(wěn)定性的關(guān)鍵。目前，跟刀中心架設(shè)計的種類多樣，但普遍存在著一些不足[2-5]，主要表現(xiàn)為以下3點：

（1）多數(shù)跟刀中心架是以床鞍為支撐體，中心架的強度和剛性受到一定的限制；受結(jié)構(gòu)和位置影響，支撐塊難以施加適當(dāng)?shù)膲毫τ诠ぜ砻妫ぜ€(wěn)定性不容易保證。

（2）有些跟刀中心架設(shè)計的支撐塊與工件接觸面積過小，支撐塊只能夾持在螺桿外側(cè)非平行設(shè)置的螺旋上，當(dāng)導(dǎo)程較大時無法順利過渡。

（3）一部分跟刀中心架的支撐塊無法更換，或者在更換時必須用檢驗棒準(zhǔn)確地計算出各個卡板的厚度，才能保證夾持定位的中心與主軸軸線趨于一致，操作不便。

此外，還有一些跟刀中心架夾持部分設(shè)計成用彈簧或液壓的方式控制支撐塊的壓力，實際上這并不合理。因為工件加工過程中受切削力、自身重力、彎曲變形和夾持力等多種力的綜合作用，受力是復(fù)雜多變的，當(dāng)這個復(fù)雜變化的力大于彈簧或液壓的預(yù)定值時，支撐塊就會產(chǎn)生退回，此時跟刀中心架將起不到定位扶持作用，對工件的加工和穩(wěn)定性都是不利的。

2 高強度跟刀中心架設(shè)計

2.1 基本結(jié)構(gòu)

針對上述問題，設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好的高強度跟刀中心架。裝置主要由扶正架、滑套、絲杠、法蘭盤、手輪、壓板、平鍵等部分組成，跟刀中心架基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，跟刀中心架實物如圖2所示。

圖1 高強度跟刀中心架的基本結(jié)構(gòu)

圖2 高強度跟刀中心架的實物

扶正架為增強減重的鏤空設(shè)計，與支撐板間隙配合，具備抗旋轉(zhuǎn)定位功能；支撐板與滑套之間采用螺紋連接，滑套與絲杠之間采用螺紋連接，法蘭盤通過螺栓與扶正架固定，手輪旋轉(zhuǎn)帶動支撐板夾持工件，鎖緊螺絲和鎖緊螺母對絲杠進行定位；底座通過螺栓和定位銷與床鞍端面連接，并以機床導(dǎo)軌為支撐，作為扶正架的獨立承載體；壓板和壓板條通過螺栓調(diào)整底座間隙。

2.2 技術(shù)特點

（1）高強度跟刀中心架總成采用與機床床鞍端面連接，并以床身導(dǎo)軌為支撐的固定方式，既加強了其剛性和穩(wěn)定性，又滿足了跟刀架的功能，同時也縮短了安裝輔助時間，提升了使用效率。

（2）高強度跟刀中心架支撐塊成120°布置，并設(shè)計為梯形截面的長條結(jié)構(gòu)，3點支撐與手動螺桿調(diào)節(jié)相結(jié)合的夾持方式使扶持力變得可控，極大的提高了工件的穩(wěn)定性；扶正架與底座之間設(shè)計平行的鍵槽，通過平鍵就能實現(xiàn)根據(jù)不同的導(dǎo)程長度更換相應(yīng)支撐塊的需求。

（3）高強度跟刀中心架底座設(shè)計3個滑動接觸面（V形面與平面），接觸面分別安裝耐磨層，用涂色法刮研后與機床導(dǎo)軌貼合，確保接觸精度與形位精度滿足設(shè)計要求；底座下部同時設(shè)計可調(diào)壓板與壓板條，通過螺栓調(diào)節(jié)間隙，可有效的抵消中心架在工作時向上抬的分力，減小銑削時產(chǎn)生的振動，保證加工精度。

2.3 應(yīng)用效果

高強度跟刀中心架可應(yīng)用在不同型號的車床上。將其應(yīng)用在CW6180車床上，經(jīng)過多次的加工實驗，結(jié)果表明：高強度跟刀中心架能夠滿足預(yù)期的功能，效果良好，高強度跟刀的應(yīng)用效果如圖3所示。

圖3 高強度跟刀的應(yīng)用效果

3 結(jié)語

高強度跟刀中心架摒棄以床鞍為支撐的傳統(tǒng)方式，改用以機床導(dǎo)軌為支撐的方式，提高了其剛性和強度；裝置不僅能夠滿足跟刀架的功能，而且實現(xiàn)360°三爪均勻分布，手動螺桿調(diào)節(jié)，大幅增強了工件的穩(wěn)定性；裝置作簡單易行，定位精度高，使用效率高，提高了普通車床整體技術(shù)水平。