李文平

摘 要：動(dòng)力卡盤的危險(xiǎn)主要是在夾緊力不足時(shí)，夾持的工件從動(dòng)力卡盤中飛出，造成事故。本文重點(diǎn)就動(dòng)力卡盤的夾持狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，同時(shí)結(jié)合筆者工作就動(dòng)力卡盤對加工精度的影響做了探討和分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；動(dòng)力卡盤；在線監(jiān)測；加工精度

1.數(shù)控車床

隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出越來越高的要求，迫切需要一種靈活的、通用的和能夠適應(yīng)產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動(dòng)化機(jī)床?！皵?shù)字控制機(jī)床”就是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生并不斷發(fā)展，它為單件、小批生產(chǎn)的精密零件提供了自動(dòng)化加工手段。數(shù)控機(jī)床將加工過程所需的各種操作和步驟，以及刀具與工件之間的相對位移量都用數(shù)字化代碼來表示，通過控制介質(zhì)將數(shù)字信息送入專用或通用計(jì)算機(jī)，對輸入的信息進(jìn)行處理與運(yùn)算，發(fā)出各種指令來控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機(jī)床自動(dòng)加工出所需要的工件。

2.動(dòng)力卡盤在線監(jiān)測試驗(yàn)

數(shù)控車床動(dòng)力卡盤的動(dòng)力源通常以液壓動(dòng)力和電動(dòng)動(dòng)力為主要來源，以下內(nèi)容將以液壓驅(qū)動(dòng)卡盤運(yùn)轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行分析。液壓動(dòng)力卡盤通常由卡盤、液壓缸以及相連接的附件組成，通過液壓閥組將液壓油缸和液壓動(dòng)力源連接實(shí)現(xiàn)卡盤在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，回轉(zhuǎn)液壓缸的供油壓力由溢流閥調(diào)節(jié)（此溢流閥通常安裝在液壓源上），動(dòng)力卡盤的夾緊和松開由電磁方向閥控制，供油壓力由壓力傳感器檢測，壓力傳感器和輸入推拉力傳感器的電信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)控制信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后控制比例溢流閥。

回轉(zhuǎn)液壓缸分別輸出拉力和推力，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力卡盤夾持工件外圓和內(nèi)撐工件里孔。計(jì)算機(jī)輸出正弦信號，控制比例溢流閥輸出正弦變化的壓力信號，測力桿測得的推拉力變化與供油壓力變化吻合較好，拉壓力傳感器能準(zhǔn)確地監(jiān)測動(dòng)力卡盤的輸入推拉力的變化。拉壓力直接監(jiān)測同樣適用于監(jiān)測不帶液壓鎖的回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力卡盤。

3.動(dòng)力卡盤部件對加工精度影響

當(dāng)下數(shù)控車床卡盤的安裝不只是改善卡盤連接附件的精度等級， 也要保證裝配工人的操作水平，保證裝配后的卡盤在使用過程中的精度，和加工零件所達(dá)到的產(chǎn)品質(zhì)量。

數(shù)控車床主要針對兩種零件進(jìn)行加工，短、長棒料工件及環(huán)形工件。工件的形狀誤差和位置誤差主要是由于卡盤夾持不精確引起的， 稱為卡盤的夾持精度。如果要對一些棒料工件進(jìn)行加工，車床夾具應(yīng)時(shí)刻保證工件軸線與車床主軸中心線重合， 這樣不會(huì)對工件的形位精度造成不利的影響。而環(huán)形工件的圓度誤差主要是由夾緊力引起工件變形造成的 ，動(dòng)力卡盤本身很好的自定心性能， 其誤差主要是由內(nèi)部元件的誤差及磨損、卡爪夾持表面的形狀誤差等因素造成的。形成圓柱件圓柱度誤差的一個(gè)重要原因是卡盤的夾持剛度低。圓柱件的圓度誤差則是由卡盤夾持剛度的方向性變化引起的。由動(dòng)力卡盤精度分析及其精度檢驗(yàn)可知，卡盤本身的制造及安裝誤差將給零件精度帶來很大影響。如何減小零/部件制造及安裝誤差成為卡盤設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮的問題。

3.1夾緊力損失

夾緊力損失是制約液壓動(dòng)力卡盤轉(zhuǎn)速提高的關(guān)鍵因素。理想的液壓動(dòng)力卡盤，在整個(gè)工作過程中夾緊力保持恒定不變。但由于卡爪受離心力作用，實(shí)際夾緊力隨轉(zhuǎn)速的增加而減小，離心力正比于轉(zhuǎn)速的二次方，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)夾緊力損失非常嚴(yán)重。國外學(xué)者對楔式動(dòng)力卡盤的動(dòng)態(tài)夾緊力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并利用建立的手動(dòng)盤絲卡盤的夾緊力損失ΔF模型進(jìn)行解釋：

3.2提高卡盤關(guān)鍵零/部件的精度

要想提高動(dòng)力卡盤的運(yùn)動(dòng)精度，應(yīng)適當(dāng)提高卡盤關(guān)鍵零/部件的形狀精度和位置精度以及卡盤的幾何精度。對于動(dòng)力卡盤，應(yīng)保證傳動(dòng)零件（主要包括滑軸）同軸度、三卡爪的同心度以及滑座與滑塊聯(lián)接的綜合誤差；動(dòng)力卡盤卡體的端面跳動(dòng)和徑向跳動(dòng)公差；連接盤止口支承面的精度。

3.3減小傳動(dòng)和嚙合間隙

從三爪自定心卡盤的結(jié)構(gòu)上分析，它的各個(gè)部分幾乎都是間隙配合，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；弧形滑塊在盤體滑槽中需要轉(zhuǎn)動(dòng)，存在間隙；卡盤緊固在法蘭盤上存在徑向竄量，這三種誤差合在一起形成積累誤差，集中反映在工件的徑向圓跳動(dòng)上。隨著磨損的增加，各部位的間隙也明顯增加，這就是定心誤差變大的原因，應(yīng)采取措施消除或補(bǔ)償存在的間隙。

4.結(jié)束語

數(shù)控機(jī)床的加工精度問題隨著機(jī)床的產(chǎn)生由來已久，而 動(dòng)力卡盤的夾持精度對其有直接影響?，F(xiàn)有的動(dòng)力卡盤在使用的情況下， 表現(xiàn)的主要問題一是夾緊力的丟失， 二是如何保持自身零部件在使用過程中的精度不變，針對以上兩個(gè)問題本文對回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動(dòng)動(dòng)力卡盤推、拉力的問題進(jìn)行了分析和實(shí)驗(yàn)證。為動(dòng)力卡盤的可靠性和使用安全提供一定的參考，也為數(shù)控機(jī)床高速切削下的加工精度問題提供了解決途徑。同時(shí)針對卡盤自身在裝配和使用過程中存在的問題做了分析，為避免使用數(shù)控機(jī)床時(shí)零件受卡盤因素影響其質(zhì)量度降到最低。

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