自定心、滾動支撐中心架的設計

孫金海 楊曉磊

(①徐州工業職業技術學院機電系，江蘇徐州 221140;②徐州徐工挖掘機械有限公司，江蘇徐州 221004)

軸的長度和直徑之比(L/d)越大，則剛度越小，當加工工件長度跟直徑之比大于25倍時，由于工件本身的剛性變差，在車削時，工件受切削力、自重和旋轉時離心力的作用，會產生彎曲、振動，嚴重影響形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度［1－2］。同時，在切削過程中，工件受熱伸長還易產生彎曲變形，使車削難易進行。此時需要用中心架來支承工件以提高其裝夾剛度。而傳統中心架在使用過程中存在著難對中、支撐塊易磨損、加工中易產生振動等不足［3］，對此本文提出了一種新型自定心、滾動支撐中心架。

1 傳統中心架簡介

1.1 結構與工作原理

如圖1所示，傳統車床中心架的主要結構包括鑄鐵底座、支撐爪、緊定螺釘、上蓋、連接螺母、底板調節螺母、調節螺釘和壓板。工作時，鑄鐵底座1通過壓板8和螺母7固定在機床導軌上，上蓋4和鑄鐵底座1用銷子活動連接。為了裝卸工件方便，上蓋4可以打開或是扣合，并通過螺母5固定。通過調節螺釘6可以調整支撐爪2的升降，以適應不同直徑的工件，調整完成后可用緊定螺釘3將支撐爪2固定［4］。

圖2是傳統中心架的應用示意圖，當工件的加工精度要求較低時，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，其直徑應大于零件的要求尺寸，留出精加工余量，這段軸頸應有較好的表面粗糙度和圓度［5］。

當車削某段不需要加工的長軸，或是加工不適于在中間段車溝槽、表面不規則、毛坯面、中間部位有鍵槽或花鍵時，需采用過渡套和中心架相配合支撐的方法。

1.2 存在的不足

傳統中心架在使用中存在以下問題［6－8］:

(1)人工調整3個支撐點對中，效率低;

(2)工件與支撐塊之間為滑動摩擦，易磨損，壽命短;

(3)3個圓柱支撐點，屬于懸臂結構，剛度差，易振動。

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

2 新型自定心、滾動支撐中心架設計

2.1 新型中心架的結構

如圖3所示，自定心、滾動支撐中心架的主要結構包括固定結構、夾緊機構、支撐機構、限位鎖死機構［9］。

滑動導軌3安裝在車床導軌上，用導軌壓板1和螺栓2固定。在滑動導軌3的左右兩側，分別設置有豎向的側板4、13;T形螺桿6，一端為左旋，一端為右旋，通過滾動軸承7安裝在左右側板之間。T形螺桿6的右端延伸至右側板13外側，穿過右側板端蓋14與手輪15固定旋轉連接;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連接為一體運動;滑塊9的底部與滑動導軌3燕尾槽滑配合連接;左、右側板4、13與左、右滑塊8之間分別設置有左、右限位板5，以防止滑塊9脫離軌道。左、右卡爪11內側的上、下端分別固定連接有4個滾輪12，用來夾緊工件16。

2.2 新型中心架的操作方法

在使用時先松開止動銷，轉動手輪15，則T形螺桿6轉動，螺桿分為兩段，分別為正、反向螺紋，逆時針旋轉手輪，兩個V形支撐塊同時分別向兩端運動，放入工件，然后順時針旋轉手輪，兩個V形支撐塊同時向中間運動，利用V形塊自動定心原理，滾輪自動對中并鎖緊工件，裝好止動銷。第一個工件調整好后，不必再次調整，其他工件即可直接安裝，使用方便，效率高。

2.3 新型中心架的優點

這種新型自定心、滾動支撐中心架具有如下優點:

(1)利用V形塊自動定心原理，代替人工對中，提高了效率，降低了勞動強度;(2)利用V形塊支撐代替三點懸臂支撐，提高了支撐剛度，減小了振動;(3)V形塊上裝有滾輪，將傳統中心架的滑動摩擦變為滾動摩擦，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 結語

與傳統的中心架相比，該新型中心架具有自動定心效率高、滾動摩擦磨損小，支撐剛度高，夾緊可靠，壽命長等優點，具有廣泛的推廣和應用價值。

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［9］孫金海，陸英，許大華，等.自動定心、滾動支撐中心架［P］.中國發明專利，CN101628381，2010.