摘 要：介紹了可隱藏的滑塊式支臂自定心中心支架結(jié)構(gòu)及在數(shù)控曲軸磨床中的實(shí)際應(yīng)用。該機(jī)構(gòu)具有很好的自動(dòng)定心功能，并能在一定直徑范圍內(nèi)適應(yīng)不同直徑曲軸的固定夾持。

關(guān)鍵詞：可隱藏支臂；自定心中心架；數(shù)控曲軸磨床

前言

自定心中心支架作為一種機(jī)床附件，隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展而發(fā)展[1]。目前，機(jī)床使用的自定心中心架均為杠桿鉸鏈?zhǔn)街行募?，其結(jié)構(gòu)主要由中心架本體、上下支臂及中心支臂組成。這種結(jié)構(gòu)的中心架支撐工件時(shí)，其上下支臂的受力點(diǎn)在滾輪和鉸鏈上，由于鉸鏈軸與支臂存在配合間隙，并且中心支臂上滾輪滾動(dòng)曲面的加工精度及對(duì)稱性都很難保證，這些因素都直接影響到中心架的自定心精度。

由于滾輪在中心支臂上滾動(dòng)，其接觸為線接觸，中心支臂上的滾動(dòng)面及上下支臂與中心架本體連接的鉸鏈容易磨損，因此，其支撐剛性差，使用壽命短。由于中心架的支臂只能張開和收縮，工件的安裝與取出時(shí)不能避讓支臂，因而容易產(chǎn)生工件與中心架發(fā)生碰撞事故，這必然會(huì)造成加工好的工件被撞傷，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)將中心架撞壞使其失效，這種狀況在加工大臺(tái)階的工件時(shí)顯得尤其明顯。

1 滑塊式支臂自定心中心架設(shè)計(jì)

1.1 滑塊式支臂自定心中心架結(jié)構(gòu)說明

一種支臂可隱藏的滑塊式自定心中心架，該中心架的三個(gè)支臂能以張開狀態(tài)自動(dòng)隱藏到中心架本體內(nèi)，支撐工件時(shí)，三個(gè)支臂從中心架本體內(nèi)伸出，并以三個(gè)支臂同時(shí)向一個(gè)固定圓心移動(dòng)的自定心狀態(tài)夾緊工件。搖臂式支臂自定心中心架；自定心中心架具有定心性好，不用調(diào)整，效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此它是高檔數(shù)控車床車長(zhǎng)軸時(shí)的必選部件。目前國內(nèi)廣泛使用這種自定心架的數(shù)量，在工時(shí)、精度方面的不足。

特點(diǎn)：滑塊式支臂可隱藏；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)可靠。

1.2 滑塊式支臂自定心中心架工作原理：論證自定心永遠(yuǎn)在設(shè)定平面上

滑塊式支臂自定心中心架，兩端各有一個(gè)支撐硬件。隨著中心臂的伸張與收縮，上下支臂圍繞鉸鏈軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)中心支臂在同一工件上時(shí)，上下臂也隨之張開。上下支臂在設(shè)定的平面對(duì)稱問題上，它們與安裝在滑塊上的中心支臂組成三點(diǎn)支撐。

由于滾輪處在側(cè)板上與滑塊運(yùn)動(dòng)方向的槽內(nèi)滾動(dòng)，所以上下滑桿在其各自的矩形滑動(dòng)斜槽中與滑塊相對(duì)靜止。當(dāng)中心支臂和上下支臂均收縮隱藏在左右側(cè)板和上下連接板組成的方框內(nèi)，滾輪在處于支臂平移槽中，此時(shí)上下支臂處于張開狀態(tài)并且與中心支臂同時(shí)向右平移，從左右側(cè)板和上下連接板組成的方框內(nèi)伸出，當(dāng)滾輪進(jìn)入支臂圓弧槽中時(shí)，此時(shí)滾輪帶動(dòng)安裝在滑桿在滑塊上的矩形斜槽內(nèi)滑動(dòng)，使上下支臂開始收縮邊向右移動(dòng)，但此時(shí)三個(gè)支臂確定的圓心是在設(shè)定的平面內(nèi)向右移動(dòng)，滑塊繼續(xù)向右滑動(dòng)，使?jié)L輪進(jìn)入曲線槽中與滑塊運(yùn)動(dòng)方向成一定夾角的直線槽中，滾輪帶動(dòng)安裝在滑桿上的上下支臂繼續(xù)收縮。由于此段直線槽與滑塊運(yùn)動(dòng)方向所成的夾角為滑塊上矩形斜槽和滑塊運(yùn)動(dòng)方向所成的夾角的二倍，通過運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析計(jì)算，上下支臂和中心支臂會(huì)以相同的速度向設(shè)定平面上的一個(gè)固定點(diǎn)移動(dòng)，這樣，在單位時(shí)間內(nèi)上下支臂和中心支臂向這個(gè)固定點(diǎn)移動(dòng)的距離相等，因此，自定心永遠(yuǎn)在設(shè)定的平面上。

1.3 三支撐點(diǎn)朝/離心運(yùn)動(dòng)速度相等（自定心理論）

在滑塊的兩個(gè)側(cè)面，則設(shè)置了兩個(gè)與滑塊滑動(dòng)方向成一定夾角的矩形斜槽，先設(shè)定一個(gè)平面，使這兩個(gè)矩形斜槽及上述兩曲線槽是關(guān)于此平面成對(duì)稱分布，上下滑桿在矩形斜槽中可以滑動(dòng)，上下滾輪則分別安裝在上下滑桿靠近滑塊驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的末端，并在側(cè)板上的曲線槽內(nèi)滾動(dòng)，上下滑桿的另一端則分別安裝了支撐工件的上下支臂，上下支臂關(guān)于設(shè)定的平面對(duì)稱，它們與安裝在滑塊上的中心支臂組成三點(diǎn)支撐，且始終朝一個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)。上下支臂和中心支臂會(huì)以相同的速度向設(shè)定平面上的一個(gè)固定點(diǎn)移動(dòng)，這樣，在單位時(shí)間內(nèi)上下支臂和中心支臂向這個(gè)固定點(diǎn)移動(dòng)的距離相等，且離心速度相同。

設(shè)滑塊相對(duì)于地面朝右運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度為V0，下滑桿相對(duì)于矩形槽軌的運(yùn)動(dòng)速度為V1，方向沿著圖示方向。則下滑桿相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)方向?qū)崉t為V0和V1的合運(yùn)動(dòng)方向，即沿曲導(dǎo)軌中心線的方向。根據(jù)平行四邊形法則，由于角度A=2B，可知道其下滑桿運(yùn)動(dòng)的合速度V等于V0，方向?yàn)榍鷮?dǎo)軌中心線方向。

1.4 滑塊式支臂自定心中心架的可靠性分析

與搖臂式自定心中心架相比，滑塊式中心架支臂具有自動(dòng)性、靈活性以及高效性的特點(diǎn)。其中心架隱藏于體內(nèi)，在支撐工件時(shí)，滑桿與滑塊矩形斜槽的接觸面積最大，在需要支撐工件時(shí)，三個(gè)支臂可從中心架本體內(nèi)隨時(shí)伸出，并以自定心的方式支撐工件，方便工件的取出與安裝?；瑝K和滑桿機(jī)構(gòu)均為四面的方框結(jié)構(gòu)，因此其支撐剛性也最大，滑塊、滑桿及滑槽均為通透式結(jié)構(gòu)，制造方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)。

1.5 滑塊式支臂自定心中心架的精度分析

由于中心架支臂可隱藏于其體內(nèi)，在需要支撐工件時(shí)，三個(gè)支臂可從中心架本體內(nèi)伸出，并以自定心的方式支撐工件，方便工件的取出與安裝，滑塊和滑桿機(jī)構(gòu)均為四面的方框結(jié)構(gòu)，在支撐工件時(shí)，滑桿與滑塊矩形斜槽的接觸面積最大，因此其支撐剛性也最大，滑塊、滑桿及滑槽均為通透式結(jié)構(gòu)，制造方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其精度也容易保證。

2 滑塊式支臂自定心中心架的推廣應(yīng)用

滑塊機(jī)構(gòu)中的滑槽均為通透式矩形結(jié)構(gòu)，所以方便制造，制造精度容易保證?；瑝K式支臂自定心中心架的優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)了粗精加的支承需要，減少了附件使用和加工工序，保證了曲軸加工工藝的順利進(jìn)行。整個(gè)加工過程，解決了支承塊的摩擦發(fā)熱問題，節(jié)省了切削液，提高了加工質(zhì)量，擴(kuò)大了普通中心架的使用范圍。高速切削時(shí)，可代替滾動(dòng)軸承中心架9采用軟爪可代替尼中心架9，正常情況下可代替輔助套筒直接支承一些非圓柱表面。特殊情況下，可將主體座上的三爪自定心卡盤替換為四爪單動(dòng)卡盤進(jìn)行校正裝夾。用新型自定心中心支架的在某機(jī)床上應(yīng)用的情況。新型的中心支架，在汽車機(jī)床制造中，相比其他支架而言，具有以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：首先，自定心中心架，制作簡(jiǎn)單，耗費(fèi)材料少，有利于企業(yè)減少成本，降低企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)成本；其次，自定心中心架無論是在工作原理還是工作機(jī)制上，都能在最短的時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，離心速度達(dá)到最高；此外，在汽車機(jī)床制造上，由于設(shè)備復(fù)雜，難度高，而自定心中心架在一定程度上有利地解決了這個(gè)問題。最后，相比其他支架而言，自定心中心架是目前國內(nèi)最為先進(jìn)的技術(shù)，尤其是在我國的汽車機(jī)床的運(yùn)用、試用中。

3 結(jié)束語

新型自定心中心支架定心精確，調(diào)整迅速，能較方便地夾持不同直徑的一下件的任意部分，解決了使用普通中心架中遇到的一些問題。目前廣泛地應(yīng)用在數(shù)控曲軸磨床的工件的裝夾上。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：余志凌（1970，8-），女，漢族，湖北孝感人，職稱：工程師，研究方向：機(jī)械工程。