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【兆恒機械】發(fā)動機軸類部件加工時的卡盤選型和維護

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  • 添加日期:2021年05月04日

發(fā)動機是一種能夠把其它形式的能轉(zhuǎn)化為機械能的機器,包括如內(nèi)燃機(往復活塞式發(fā)動機)、外燃機(斯特林發(fā)動機、蒸汽機等)、噴氣發(fā)動機、電動機等。如內(nèi)燃機通常是把化學能轉(zhuǎn)化為機械能。發(fā)動機既適用于動力發(fā)生裝置,也可指包括動力裝置的整個機器(如:汽油發(fā)動機、航空發(fā)動機)。為此,小編**夾具俠發(fā)布的《發(fā)動機軸類部件加工時的卡盤選型和維護》,僅供讀者參考。

發(fā)動機用曲軸、凸輪軸和缸套等軸類部件在加工的每個工序均會使用到卡盤,在加工中卡盤具有定心、夾持和驅(qū)動工件的作用。根據(jù)卡盤夾持工件維持中心的能力,分為剛性卡盤和浮動卡盤。本文主要探討這兩種卡盤的選用原則和日常維護要點。

一、兩種卡盤結(jié)構(gòu)調(diào)整

剛性卡盤與浮動卡盤在結(jié)構(gòu)、調(diào)整方式上存在很大差別,以日本某品牌系列卡盤為例,圖1所示為浮動卡盤動作過程:工件在定位支撐塊和頂尖的作用下,進行軸向和徑向定位夾緊,然后卡盤油缸通過拉桿,帶動卡盤中心拉桿、間隙調(diào)整板、卡爪臂支撐盤、球形關(guān)節(jié)和卡爪臂動作,最終實現(xiàn)卡盤卡爪夾緊工件。

當出現(xiàn)卡盤3個卡爪組成的中心與工件中心同軸度偏差大時,先與工件接觸的卡盤卡爪會受力F2,通過卡爪臂、球形關(guān)節(jié)傳遞給卡爪臂支撐盤,F(xiàn)3作用在卡爪臂支撐盤上,對于浮動卡盤,卡盤中心拉桿與卡爪臂支撐盤之間存在間隙,卡爪臂支撐盤在力F3的作用下,利用浮動間隙(間隙調(diào)整板、卡盤中心拉桿和卡爪臂支撐盤共同組成了卡盤的浮動機構(gòu)),會向著力的方向運動,直至3個卡爪完全夾緊工件。

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圖1 浮動卡盤結(jié)構(gòu)

1.卡爪臂 2 、12.矩形彈簧 3.球形頂蓋           4.球形關(guān)節(jié)

5.間隙調(diào)整板 6.油缸拉桿 7.卡盤中心拉桿

8.卡爪臂支撐盤 9.卡盤本體 10.卡盤后端蓋

11.定位支撐塊 13.頂尖 14.被加工工件

15.卡盤卡爪 16.球形支撐

圖2所示為剛性卡盤動作過程:工件在定位支撐塊和頂尖的作用下,進行軸向和徑向定位夾緊,然后卡盤油缸通過拉桿,帶動卡盤中心拉桿、球形關(guān)節(jié)和卡爪臂動作,最終實現(xiàn)卡盤卡爪夾緊工件。由于卡盤中心拉桿與球形關(guān)節(jié)和卡爪臂之間是剛性聯(lián)接,所以卡盤卡爪(三個卡爪)夾緊后,會形成一個夾緊中心,如果卡盤的夾緊中心與工件和頂尖形成的夾緊中心不重合,工件在卡盤夾緊后會出現(xiàn)明顯的夾緊變形,該卡盤使用前,需要調(diào)整卡盤中心與頂尖中心重合,保證卡盤夾緊后不會出現(xiàn)虛夾緊的情況。

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圖2 剛性卡盤結(jié)構(gòu)

1.卡爪臂 2、10.矩形彈簧 3.球形頂蓋          4.球形關(guān)節(jié)

5.油缸拉桿 6.卡盤中心拉桿 7.卡盤本體

8.卡盤后端蓋 9.定位支撐塊 11.頂尖

12.被加工工件 13.卡盤卡爪 14.球形支撐

從圖1和圖2卡盤的機構(gòu)分析,浮動卡盤與剛性卡盤存在以下不同點。

浮動卡盤:如圖3所示,在夾緊工件過程中,由于工件毛坯表面高低不同或者毛坯圓度加工公差大,會出現(xiàn)3號卡爪已接觸到工件表面而1號、2號卡爪還未接觸到工件的情況,這時,浮動卡盤的浮動機構(gòu)起作用,以工件表面為支撐,對3號卡爪進行浮動,只要浮動量足夠,1號、2號卡爪最終會夾緊工件,對工件中心幾乎不影響。

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圖3 浮動卡盤卡爪夾緊過程

剛性卡盤:如圖4所示,在夾緊過程中,如果卡盤與工件同心未調(diào)整好,會出現(xiàn)3號卡爪接觸到了工件,1號、2號卡爪還未與工件接觸的情況,這時卡盤夾緊力F1會作用于工件,力足夠大的情況下會使工件偏移預定中心,迫使工件移動到卡盤中心處;卡盤夾緊力小的情況下,會出現(xiàn)個別卡爪與工件不能完全接觸的情況,加工時產(chǎn)生振動。

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圖4 剛性卡盤卡爪夾緊過程

卡盤使用前的調(diào)整要求:剛性卡盤在夾緊后會形成卡盤自身的夾持中心,在使用剛性卡盤時,需要調(diào)整卡盤的夾緊中心與工件夾緊定位中心重合,如圖5所示。

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圖5 剛性卡盤中心的調(diào)整

二、兩種卡盤的維護要點

根據(jù)以上結(jié)構(gòu)分析,在卡盤的調(diào)整和維護上建議遵循以下原則:卡盤內(nèi)部活動部件的潤滑和油脂類定期更換??ūP內(nèi)部活動部件間運動基本是滑動摩擦,需要根據(jù)卡盤維護要求,加入和定期更換指定牌號的潤滑油/脂。加入潤滑脂時,需要把前期使用過的潤滑脂全部擠出,卡盤夾緊后再封堵排油口,防止卡盤內(nèi)部腔體憋壓。

剛性卡盤夾緊中心與工件中心定期檢查和調(diào)整:剛性卡盤需要定期測量卡盤中心與工件主軸中心是否一致,夾緊樣件后,在樣件靠近卡盤時架百分表,旋轉(zhuǎn)卡盤測量跳動,如果超出要求范圍,在高點對應(yīng)的一個或者兩個卡爪處適當增加墊片,重復以上步驟,直至達到要求。

浮動卡盤浮動量的定期檢查(見圖6)。在日常的卡盤維護中,需要定期測量浮動卡盤浮動量和浮動精度,為后期卡盤的內(nèi)部維護作出指導意見,浮動精度的測量方法:卡盤夾緊樣件后,把需要測量的卡爪旋轉(zhuǎn)到便于測量位置,架測量百分表(需要把磁力表座吸附到移動軸上),標記好測量點,作為零點位置。然后控制伺服軸移開百分表,打開卡盤,在需要測量的卡爪和樣件之間,放置厚度是Amm的墊片,卡盤夾緊樣件,移動百分表到所調(diào)零點的位置,確認百分表壓緊的數(shù)據(jù)是否為Amm左右,如果是,說明浮動精度良好,如果數(shù)據(jù)差別大,說明卡盤浮動機構(gòu)存在問題,其他卡爪測量同上。

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圖6 浮動卡盤浮動量的檢查

卡盤內(nèi)部密封件、墊片和彈簧等部件的定期更換:矩形彈簧、卡盤本體、卡盤后端蓋、矩形彈簧和球形支撐中的密封和彈簧,需要根據(jù)使用頻次和上述檢測結(jié)果,進行定期更換,否則會因為疲勞損壞,導致浮動量和剛性卡盤跳動。

三、總結(jié)

通過以上對卡盤結(jié)構(gòu)調(diào)整和維護要點的分析,在卡盤選型方面注意以下原則:如果被加工部件的卡盤夾持部位為毛坯面,優(yōu)先選擇浮動卡盤,而剛性卡盤應(yīng)用在被加工部件的卡盤夾持面為粗、半精/精加工后的面。遵循以上基本規(guī)律后,具體還要配合不同工況進行精準選擇。

剛性卡盤的選擇:①加工工況的切削量大,切削力大,被加工工件夾持、中心架支撐后,需要較強的工件剛性和較大的工件旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力的情況。②無頂尖等一次性定心機構(gòu),需要卡盤定心的設(shè)計時。

浮動卡盤選擇:①對工件主軸的定心要求高,卡盤夾持后利用自身的浮動不打亂工件主軸的一次定心。②切削量不大,僅需要驅(qū)動工件主軸旋轉(zhuǎn)和增加工件剛性的情況。

以上說明了浮動和剛性卡盤的結(jié)構(gòu)區(qū)別、維護和選型要求,對于卡盤相關(guān)的使用和維護有一定幫助。如果需要更深層次的理解和靈活運用,需要不斷地在現(xiàn)場使用和維護中總結(jié)經(jīng)驗。