可隱藏的滑塊式支臂自定心中心架設計與應用

摘 要：介紹了可隱藏的滑塊式支臂自定心中心支架結構及在數控曲軸磨床中的實際應用。該機構具有很好的自動定心功能，并能在一定直徑范圍內適應不同直徑曲軸的固定夾持。

關鍵詞：可隱藏支臂；自定心中心架；數控曲軸磨床

前言

自定心中心支架作為一種機床附件，隨著數控機床的發展而發展[1]。目前，機床使用的自定心中心架均為杠桿鉸鏈式中心架，其結構主要由中心架本體、上下支臂及中心支臂組成。這種結構的中心架支撐工件時，其上下支臂的受力點在滾輪和鉸鏈上，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曲面的加工精度及對稱性都很難保證，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，其接觸為線接觸，中心支臂上的滾動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不能避讓支臂，因而容易產生工件與中心架發生碰撞事故，這必然會造成加工好的工件被撞傷，嚴重時還會將中心架撞壞使其失效，這種狀況在加工大臺階的工件時顯得尤其明顯。

1 滑塊式支臂自定心中心架設計

1.1 滑塊式支臂自定心中心架結構說明

一種支臂可隱藏的滑塊式自定心中心架，該中心架的三個支臂能以張開狀態自動隱藏到中心架本體內，支撐工件時，三個支臂從中心架本體內伸出，并以三個支臂同時向一個固定圓心移動的自定心狀態夾緊工件。搖臂式支臂自定心中心架；自定心中心架具有定心性好，不用調整，效率高等優點，因此它是高檔數控車床車長軸時的必選部件。目前國內廣泛使用這種自定心架的數量，在工時、精度方面的不足。

特點：滑塊式支臂可隱藏；結構簡單，運動可靠。

1.2 滑塊式支臂自定心中心架工作原理：論證自定心永遠在設定平面上

滑塊式支臂自定心中心架，兩端各有一個支撐硬件。隨著中心臂的伸張與收縮，上下支臂圍繞鉸鏈軸同時轉動，當中心支臂在同一工件上時，上下臂也隨之張開。上下支臂在設定的平面對稱問題上，它們與安裝在滑塊上的中心支臂組成三點支撐。

由于滾輪處在側板上與滑塊運動方向的槽內滾動，所以上下滑桿在其各自的矩形滑動斜槽中與滑塊相對靜止。當中心支臂和上下支臂均收縮隱藏在左右側板和上下連接板組成的方框內，滾輪在處于支臂平移槽中，此時上下支臂處于張開狀態并且與中心支臂同時向右平移，從左右側板和上下連接板組成的方框內伸出，當滾輪進入支臂圓弧槽中時，此時滾輪帶動安裝在滑桿在滑塊上的矩形斜槽內滑動，使上下支臂開始收縮邊向右移動，但此時三個支臂確定的圓心是在設定的平面內向右移動，滑塊繼續向右滑動，使滾輪進入曲線槽中與滑塊運動方向成一定夾角的直線槽中，滾輪帶動安裝在滑桿上的上下支臂繼續收縮。由于此段直線槽與滑塊運動方向所成的夾角為滑塊上矩形斜槽和滑塊運動方向所成的夾角的二倍，通過運動學的分析計算，上下支臂和中心支臂會以相同的速度向設定平面上的一個固定點移動，這樣，在單位時間內上下支臂和中心支臂向這個固定點移動的距離相等，因此，自定心永遠在設定的平面上。

1.3 三支撐點朝/離心運動速度相等（自定心理論）

在滑塊的兩個側面，則設置了兩個與滑塊滑動方向成一定夾角的矩形斜槽，先設定一個平面，使這兩個矩形斜槽及上述兩曲線槽是關于此平面成對稱分布，上下滑桿在矩形斜槽中可以滑動，上下滾輪則分別安裝在上下滑桿靠近滑塊驅動機構的末端，并在側板上的曲線槽內滾動，上下滑桿的另一端則分別安裝了支撐工件的上下支臂，上下支臂關于設定的平面對稱，它們與安裝在滑塊上的中心支臂組成三點支撐，且始終朝一個方向運轉。上下支臂和中心支臂會以相同的速度向設定平面上的一個固定點移動，這樣，在單位時間內上下支臂和中心支臂向這個固定點移動的距離相等，且離心速度相同。

設滑塊相對于地面朝右運動的瞬時速度為V0，下滑桿相對于矩形槽軌的運動速度為V1，方向沿著圖示方向。則下滑桿相對于地面的運動方向實則為V0和V1的合運動方向，即沿曲導軌中心線的方向。根據平行四邊形法則，由于角度A=2B，可知道其下滑桿運動的合速度V等于V0，方向為曲導軌中心線方向。

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性、靈活性以及高效性的特點。其中心架隱藏于體內，在支撐工件時，滑桿與滑塊矩形斜槽的接觸面積最大，在需要支撐工件時，三個支臂可從中心架本體內隨時伸出，并以自定心的方式支撐工件，方便工件的取出與安裝。滑塊和滑桿機構均為四面的方框結構，因此其支撐剛性也最大，滑塊、滑桿及滑槽均為通透式結構，制造方便，結構簡單，可靠性強。

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，在需要支撐工件時，三個支臂可從中心架本體內伸出，并以自定心的方式支撐工件，方便工件的取出與安裝，滑塊和滑桿機構均為四面的方框結構，在支撐工件時，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構，制造方便，結構簡單，其精度也容易保證。

2 滑塊式支臂自定心中心架的推廣應用

滑塊機構中的滑槽均為通透式矩形結構，所以方便制造，制造精度容易保證。滑塊式支臂自定心中心架的優點：適應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行。整個加工過程，解決了支承塊的摩擦發熱問題，節省了切削液，提高了加工質量，擴大了普通中心架的使用范圍。高速切削時，可代替滾動軸承中心架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卡盤進行校正裝夾。用新型自定心中心支架的在某機床上應用的情況。新型的中心支架，在汽車機床制造中，相比其他支架而言，具有以下幾方面的優勢：首先，自定心中心架，制作簡單，耗費材料少，有利于企業減少成本，降低企業產品生產成本；其次，自定心中心架無論是在工作原理還是工作機制上，都能在最短的時間內，實現高速運轉，離心速度達到最高；此外，在汽車機床制造上，由于設備復雜，難度高，而自定心中心架在一定程度上有利地解決了這個問題。最后，相比其他支架而言，自定心中心架是目前國內最為先進的技術，尤其是在我國的汽車機床的運用、試用中。

3 結束語

新型自定心中心支架定心精確，調整迅速，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。目前廣泛地應用在數控曲軸磨床的工件的裝夾上。

參考文獻

[1]劉夏國.產數控機床附件產品的現狀及發展趨勢[J].

[2]劉文新.滑塊式自定心支架[M].山東出版社，2000.

[3]陳凡.新型自定心支架[M].機械工業出版社，1999（3）.

[4]張杰.自定心中心架的運用[M].黑龍江出版社，2001.

[5]朱盈.中心架[J].中心架在機床中的應用，2003（3）.

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