山東威海職業(yè)學(xué)院 (264210)劉國通

自定心卡盤在機(jī)械制造中應(yīng)用特別廣泛，是使用最多的一種夾具，由于在使用過程中的磨損和受一定夾緊力的影響，常出現(xiàn)如下問題:①定心誤差變大，工件夾緊后徑向跳動(dòng)較大。②卡爪前端磨損嚴(yán)重，后端磨損較輕，裝夾工件時(shí)前端不受力，只有后端在夾緊工件，使工件裝夾不穩(wěn)定，容易造成加工出來的工件成為三棱形，或發(fā)生其他意外，加工較困難。

從自定心卡盤的結(jié)構(gòu)上講，它的各個(gè)部分幾乎都是間隙配合，各個(gè)部位之間，都存在一定的間隙。比如卡爪的工字槽和卡盤殼體來回滑動(dòng)，存在一定的間隙，平面螺紋套在殼體的心軸上需要轉(zhuǎn)動(dòng)，存在著間隙，卡盤固定在法蘭盤上也存在著徑向竄動(dòng)量，這些誤差一起形成嚴(yán)重的積累誤差，集中的反映在工件的徑向圓跳動(dòng)上。隨著長(zhǎng)期使用磨損的增加，各部位的間隙也明顯的增加，這就是定心誤差變大的原因。

卡盤夾緊工件時(shí)，后端受力，前端不受力，造成這種情況的原因有兩種，一種是工字槽的磨損加大后，夾工件時(shí)，三個(gè)爪一吃力，它們的外側(cè)靠向床頭方向，里側(cè)靠向尾座方向，使三個(gè)爪本身形成了“喇叭口”的狀態(tài)，其受力情況如圖1 所示。

圖1

操作者按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)錐齒輪，卡盤爪向里移動(dòng)卡爪受到工件的阻力，是a 的方向，對(duì)于卡爪來說，受力部位在前端，由于卡盤體的工字槽有軸向間隙，使三個(gè)爪呈“喇叭口”狀態(tài)。

第二種情況，由于卡爪的前端更接近車刀和切削力，平時(shí)受到的力比后端大，再加上平時(shí)裝夾短工件的機(jī)會(huì)多，所以先磨損，結(jié)果使卡爪后面部分高于前面部分，裝夾工件時(shí)，后面受力，前面不受力，使工件裝夾不穩(wěn)，有時(shí)這兩種情況同時(shí)存在，問題就會(huì)更加明顯。

如果出現(xiàn)了上述這些問題，會(huì)給裝夾工件造成很大的麻煩，比如，一個(gè)工件車好外圓或內(nèi)孔之后，調(diào)頭另一端倒角，由于工件裝夾后徑向跳動(dòng)特別厲害，倒角就會(huì)出現(xiàn)一側(cè)角度很大，另一側(cè)角度很小，倒角倒的很偏，車出的端面不平行、不垂直。軸類零件要求兩端鉆中心孔時(shí)，兩中心孔也不在同一軸線。

在卡盤的工字槽和其他部位磨損較重的情況下，為使卡盤達(dá)到或基本接近出廠時(shí)的定心精度，并能克服“喇叭口”現(xiàn)象，我們采用了下面的修復(fù)方法，首先做三個(gè)相同的彈性體形狀，如圖2 所示。

圖2

然后，利用卡盤相鄰兩爪間近似于平行的兩個(gè)斜面，分別安裝上三個(gè)彈性體，使三個(gè)爪的等分更為均勻，形成裝夾工件的模擬狀態(tài)，用裝有砂輪車內(nèi)孔用的刀桿，對(duì)卡爪進(jìn)行高速修磨，這樣使卡盤達(dá)到理想的精度，三個(gè)彈性體安裝后如圖3 所示。

圖3

彈性體在制作時(shí)，要在一個(gè)圓環(huán)體上截取，特別是寬度，要用平磨精加工，以保證尺寸一致，材料選用彈性較好的材料。淬火回火后硬度35～45HRC，因?yàn)樵谶@個(gè)硬度范圍內(nèi)彈性較好。另外彈性體還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

(1)卡盤的規(guī)格不同，卡盤體的內(nèi)孔直徑也不同，為了安裝穩(wěn)定，使彈性體與卡盤孔徑的內(nèi)壁吻合，彈性體R1的尺寸應(yīng)等于卡盤體孔徑的一半。

(2)彈性體寬度H 的選擇:寬度越寬，修磨時(shí)三個(gè)爪形成的圓弧越大;反之，三個(gè)卡爪形成的圓弧就小。修磨后卡爪牙尖上形成的R 就隨著修磨時(shí)圓弧的大小而固定下來。它直接影響工件的裝夾效果，工件裝夾時(shí)如果這個(gè)R 大于工件的半徑，卡爪和工件形成的是三條線接觸，這時(shí)裝夾的牢固性最差，如果原料較細(xì)，粗車外圓的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)三個(gè)棱，從端面看工件呈三角形，這在加工小零件時(shí)很常見。當(dāng)卡爪牙尖形成的R 等于工件的半徑時(shí)，形成的是三個(gè)圓弧面的接觸，這時(shí)定心效果最好，當(dāng)卡爪牙尖形成的R 小于工件的圓弧半徑時(shí)，形成的是六條線接觸(見圖4)，這時(shí)夾毛坯料穩(wěn)定性最好。

圖4

由于上述原因，在修磨卡盤之前，我們要參考機(jī)床平時(shí)加工工件的直徑來適當(dāng)?shù)倪x擇卡爪牙尖的R，這個(gè)R 太大了不好，太小了也不好，R 選定以后，再計(jì)算出彈性體H 的尺寸。每一個(gè)卡盤都有它的最小夾緊尺寸r，可用下面公式計(jì)算出寬度

卡爪牙尖的R 和彈性體寬度的關(guān)系，是個(gè)函數(shù)關(guān)系，上面的公式是個(gè)一次函數(shù)關(guān)系式，在實(shí)際當(dāng)中，由于多種原因，會(huì)產(chǎn)生不超過1mm 的誤差，例如:在修磨200mm 的卡盤時(shí)，測(cè)量它的內(nèi)孔直徑是65mm，根據(jù)平時(shí)加工零件的直徑大小，我們想把卡爪牙尖磨成R=15mm，同時(shí)又量得卡盤的最小夾緊直徑是3mm，根據(jù)上面的公式，計(jì)算出寬度應(yīng)是23.38mm，厚度和卡盤殼體的直徑有關(guān)，取厚度h 為16mm，長(zhǎng)度L 一般取30mm 即可。

(3)卡爪牙尖兩側(cè)是兩個(gè)斜面，兩個(gè)斜面所形成的夾角大約為108° (見圖5a)。這樣可以知道，相鄰兩爪的兩個(gè)斜面是不平行的，它們形成的夾角是12°左右(見圖5b)，而彈性體就是利用了卡盤本身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，夾在這個(gè)12°的夾角間，代替工件支撐著三個(gè)卡爪，以抵抗修磨時(shí)的磨削力。

圖5

(4)安裝彈性體時(shí)一定要放正，防止歪斜，修磨的卡盤定心精度才能好。并在修磨前對(duì)卡盤進(jìn)行清洗。