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发动机轴类部件加工时的卡盘该如何选型和维护?

2020-08-20 11:33
夹具侠
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发动机用曲轴、凸轮轴和缸套等轴类部件在加工的每个工序均会使用到卡盘,在加工中卡盘具有定心、夹持和驱动工件的作用。根据卡盘夹持工件维持中心的能力,分为刚性卡盘和浮动卡盘。本文主要探讨这两种卡盘的选用原则和日常维护要点。

一、两种卡盘结构调整

刚性卡盘与浮动卡盘在结构、调整方式上存在很大差别,以日本某品牌系列卡盘为例,图1所示为浮动卡盘动作过程:工件在定位支撑块和顶尖的作用下,进行轴向和径向定位夹紧,然后卡盘油缸通过拉杆,带动卡盘中心拉杆、间隙调整板、卡爪臂支撑盘、球形关节和卡爪臂动作,最终实现卡盘卡爪夹紧工件。

当出现卡盘3个卡爪组成的中心与工件中心同轴度偏差大时,先与工件接触的卡盘卡爪会受力F2,通过卡爪臂、球形关节传递给卡爪臂支撑盘,F3作用在卡爪臂支撑盘上,对于浮动卡盘,卡盘中心拉杆与卡爪臂支撑盘之间存在间隙,卡爪臂支撑盘在力F3的作用下,利用浮动间隙(间隙调整板、卡盘中心拉杆和卡爪臂支撑盘共同组成了卡盘的浮动机构),会向着力的方向运动,直至3个卡爪完全夹紧工件。

发动机轴类部件加工时的卡盘选型和维护

图1 浮动卡盘结构

1.卡爪臂 2 、12.矩形弹簧 3.球形顶盖 4.球形关节

5.间隙调整板 6.油缸拉杆 7.卡盘中心拉杆

8.卡爪臂支撑盘 9.卡盘本体 10.卡盘后端盖

11.定位支撑块 13.顶尖 14.被加工工件

15.卡盘卡爪 16.球形支撑

图2所示为刚性卡盘动作过程:工件在定位支撑块和顶尖的作用下,进行轴向和径向定位夹紧,然后卡盘油缸通过拉杆,带动卡盘中心拉杆、球形关节和卡爪臂动作,最终实现卡盘卡爪夹紧工件。由于卡盘中心拉杆与球形关节和卡爪臂之间是刚性联接,所以卡盘卡爪(三个卡爪)夹紧后,会形成一个夹紧中心,如果卡盘的夹紧中心与工件和顶尖形成的夹紧中心不重合,工件在卡盘夹紧后会出现明显的夹紧变形,该卡盘使用前,需要调整卡盘中心与顶尖中心重合,保证卡盘夹紧后不会出现虚夹紧的情况。

发动机轴类部件加工时的卡盘选型和维护

图2 刚性卡盘结构

1.卡爪臂 2、10.矩形弹簧 3.球形顶盖 4.球形关节

5.油缸拉杆 6.卡盘中心拉杆 7.卡盘本体

8.卡盘后端盖 9.定位支撑块 11.顶尖

12.被加工工件 13.卡盘卡爪 14.球形支撑

从图1和图2卡盘的机构分析,浮动卡盘与刚性卡盘存在以下不同点。

浮动卡盘:如图3所示,在夹紧工件过程中,由于工件毛坯表面高低不同或者毛坯圆度加工公差大,会出现3号卡爪已接触到工件表面而1号、2号卡爪还未接触到工件的情况,这时,浮动卡盘的浮动机构起作用,以工件表面为支撑,对3号卡爪进行浮动,只要浮动量足够,1号、2号卡爪最终会夹紧工件,对工件中心几乎不影响。

发动机轴类部件加工时的卡盘选型和维护

图3 浮动卡盘卡爪夹紧过程

刚性卡盘:如图4所示,在夹紧过程中,如果卡盘与工件同心未调整好,会出现3号卡爪接触到了工件,1号、2号卡爪还未与工件接触的情况,这时卡盘夹紧力F1会作用于工件,力足够大的情况下会使工件偏移预定中心,迫使工件移动到卡盘中心处;卡盘夹紧力小的情况下,会出现个别卡爪与工件不能完全接触的情况,加工时产生振动。

发动机轴类部件加工时的卡盘选型和维护

图4 刚性卡盘卡爪夹紧过程

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