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構加裝在普通車床上，起到支撐扶持工件的作用，是加工大導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、導程480 mm的單頭轉子時，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，這是保持工件穩(wěn)定性的關鍵。目前，跟刀中心架設計的種類多樣，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；受結構和位置影響，支撐塊難以施加適當?shù)膲毫τ诠ぜ砻?，工件穩(wěn)定性不容易保證。

（2）有些跟刀中心架設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非平行設置的螺旋上，當導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，受力是復雜多變的，當這個復雜變化的力大于彈簧或液壓的預定值時，支撐塊就會產生退回，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計

2.1 基本結構

針對上述問題，設計了一種結構簡單、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，跟刀中心架基本結構如圖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構

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計，與支撐板間隙配合，具備抗旋轉定位功能；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整底座間隙。

2.2 技術特點

（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，并設計為梯形截面的長條結構，3點支撐與手動螺桿調節(jié)相結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計平行的鍵槽，通過平鍵就能實現(xiàn)根據(jù)不同的導程長度更換相應支撐塊的需求。

（3）高強度跟刀中心架底座設計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軌貼合，確保接觸精度與形位精度滿足設計要求；底座下部同時設計可調壓板與壓板條，通過螺栓調節(jié)間隙，可有效的抵消中心架在工作時向上抬的分力，減小銑削時產生的振動，保證加工精度。

2.3 應用效果

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

圖3 高強度跟刀的應用效果

3 結語

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水平。