三爪卡盤的可調(diào)偏心改造與加工技巧探討

摘要：文章對(duì)三爪卡盤的偏心工作原理進(jìn)行闡述，并總結(jié)它在工作時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)，基于它的工作特點(diǎn)提出相應(yīng)的可調(diào)偏心改造方法，并總結(jié)了一些偏心加工的技巧，為三爪卡盤的偏心加工效率和質(zhì)量提高提供了實(shí)用方法。

關(guān)鍵詞：三爪卡盤；偏心工作原理；可調(diào)偏心改造；偏心加工技巧；偏心工件 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TG51 文章編號(hào)：1009-2374（2015）10-0046-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0876

偏心工件主要是指在軸類零件上，有一個(gè)或多個(gè)外圓（或內(nèi)孔）的軸線平行，但不重合的工件，兩條平行軸線相隔的距離被稱為偏心距。往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的切換是機(jī)械傳動(dòng)中常需要的，這種切換的實(shí)現(xiàn)就需要偏心工件。

加工偏心工件時(shí)，需要合適的裝夾工具和正確的安裝方法將需要加工偏心圓剖分的軸線校正到與車床主軸軸線重合的位置后，再進(jìn)行車削。三爪卡盤、四爪卡盤、偏心卡盤、專用夾具等都是常見的裝夾工具，偏心工件也分為偏心軸和偏心套，因此在進(jìn)行偏心加工時(shí)，由于裝夾工具的不同和偏心工件的差異，車削方法也會(huì)相應(yīng)的改變。

1 三爪卡盤的偏心工作原理

常見的偏心加工方法是在三爪卡盤的爪上墊墊片，墊片厚度的不同會(huì)造成工件不同部分軸線產(chǎn)生偏移，偏移距離大小就是偏心距。三爪卡盤在進(jìn)行偏心加工時(shí)需要計(jì)算墊片的厚度來實(shí)現(xiàn)偏心工件的加工。

第一，當(dāng)工件的偏心距e較小時(shí)，偏心加工時(shí)只需要在三爪卡盤的其中一個(gè)卡爪墊上墊墊片來實(shí)現(xiàn)。墊片的厚度x與偏心距e間的關(guān)系如下式（1）所示：

（1）

式中：

e——偏心工件的偏心距（單位：mm）

D——夾持部位的工件直徑（單位：mm）

當(dāng)D相比于e較大時(shí)上式（1）可簡(jiǎn)化為：

（2）

式中：

k——偏心距修正值，正負(fù)按實(shí)測(cè)結(jié)果確定（單位：mm）

第二，當(dāng)工件的偏心距e較大時(shí)，采用扇形墊片來實(shí)現(xiàn)偏心目的。墊片的厚度x與偏心距e間的關(guān)系如下式（3）所示：

（3）

以上所述方法適用于偏心距在一定范圍內(nèi)且對(duì)工件精度要求不高的情況。當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)中加工精度要求較高的偏心工件時(shí)，首先按照上述方法對(duì)墊片厚度進(jìn)行計(jì)算并進(jìn)行車削后，對(duì)工件進(jìn)行偏心距的測(cè)量并計(jì)算誤差，最后按照相應(yīng)的方法對(duì)此誤差進(jìn)行修正。

2 三爪卡盤的工作特點(diǎn)

三爪卡盤工作時(shí)既有優(yōu)點(diǎn)，又存在缺點(diǎn)，需要根據(jù)不同環(huán)境下的不同要求來考慮其工作方式。三爪卡盤加工偏心工件的優(yōu)勢(shì)在于：（1）利用三爪卡盤進(jìn)行加工夾緊時(shí)，能實(shí)現(xiàn)快速的定位，對(duì)精度要求不高工件進(jìn)行快速加工；（2）使用細(xì)牙螺釘對(duì)三爪卡盤的移動(dòng)副進(jìn)行限位并緊固，使加工時(shí)工件具有很強(qiáng)的自鎖性，防止位移產(chǎn)生誤差；（3）三爪卡盤具有很好的密封性，加工時(shí)能有效防止碎屑進(jìn)入卡盤的移動(dòng)副，避免影響

工作。

同時(shí)，工作中也存在一些缺點(diǎn)如下：（1）在使用三爪卡盤裝夾工件時(shí)，前端不受力，只是后端受力，使工件裝夾不穩(wěn)加工困難。造成卡盤前端磨損嚴(yán)重，后端磨損較輕；（2）定心誤差變大，在進(jìn)行工件裝夾后徑向圓跳動(dòng)明顯，容易產(chǎn)生位移現(xiàn)象，難以達(dá)到加工精度的要求，從而造成返工現(xiàn)象，極大降低加工的工作

效率。

3 可調(diào)偏心改造方法

鑒于以上所述三爪卡盤在工作時(shí)存在的缺點(diǎn)，使其難以在精度要求較高時(shí)實(shí)現(xiàn)有效率的加工，因此需要進(jìn)行偏心改造，現(xiàn)有可用的改造方法多種多樣，常用的具有實(shí)際參考價(jià)值的參考方法主要有以下兩種：

3.1 三爪卡盤的改造

在通用三爪卡盤的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，設(shè)計(jì)一種可調(diào)偏心夾具。如圖1為例：

1.移動(dòng)法蘭盤；2.緊固螺釘；3.卡盤；4.調(diào)節(jié)螺母；5.調(diào)節(jié)偏心絲桿；6.刻度盤；7.銷釘；8.主軸法蘭盤；9.緊固螺釘

圖1 加工偏心工件卡盤

工作流程如下：（1）用三個(gè)內(nèi)六方緊固螺釘2將三爪卡盤與移動(dòng)法蘭盤1連接在一起；（2）在加工偏心工件卡盤實(shí)物中，主軸法蘭盤8包含四個(gè)平行鍵槽，緊固螺釘9可以在鍵槽中平行移動(dòng)，將緊固螺釘9松動(dòng)并扭動(dòng)調(diào)節(jié)偏心絲桿5可以改變偏心距。將偏心距設(shè)置好之后，將緊固螺釘9與移動(dòng)法蘭盤1連接在一起，然后使三爪卡盤夾緊工件，進(jìn)行偏心工件的加工。

工作時(shí)需注意，在調(diào)整好偏心值的精度之后，必須用百分表來進(jìn)行找更小偏心值的調(diào)整。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，利用上述三爪卡盤進(jìn)行偏心工件時(shí)，不必每次加工時(shí)都重復(fù)調(diào)整偏心距，用于批量生產(chǎn)工件可節(jié)省大量人力物力，在保證工件精度的同時(shí)也在一定程度上提高了加工的效率，還能夠節(jié)省開發(fā)研究專用夾具的成本。

3.2 墊片改良

三爪卡盤的偏心工作原理是在任一個(gè)卡爪上增墊一塊墊片，墊片厚度由相應(yīng)的計(jì)算方法可得，以此使工件產(chǎn)生偏心從而車削出偏心工件，由此看來墊片的影響很大。在實(shí)際生產(chǎn)中，常用的墊片是直墊片，但是加工工件的圓柱面和直墊片之間的接觸是線性的，造成工件與卡盤卡爪之間的穩(wěn)定性變差，偏心距很難找好。除此之外，在進(jìn)行車削時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的徑向切削力，從而使工件與卡爪中間產(chǎn)生位移，使偏心距的誤差變大，精度變差。將直墊片改為圓弧墊片的加工方法是一種有效的解決方法。圓弧形墊片需要根據(jù)被加工工件裝夾位置處的圓柱直徑尺寸來確定，薄壁套的壁厚車外圓可由近似式（4）計(jì)算出。

（4）

式中：

x——墊片的厚度（單位：mm）

e——偏心工件的偏心距（單位：mm）

k——偏心距修正值，正負(fù)按實(shí)測(cè)結(jié)果確定（單位：mm）

然后，可根據(jù)偏心工件選取截取薄壁套的長(zhǎng)短，最后從橫截面切割加工好的薄壁套均分成三份，可得到三份圓弧墊片。

偏心工件與直墊片之間線性接觸因?yàn)閳A弧墊片而變成圓弧面接觸，接觸面積更大更可靠，使它們?cè)趭A緊之后變成整體，車削工件的穩(wěn)定性大大增加，之前車削時(shí)產(chǎn)生的位移現(xiàn)象可有效避免，使偏心距的精度得到保證。除此之外，增大工件與墊片的接觸面積，極大方便工件的裝夾，有效節(jié)省找正輔助時(shí)間。

4 偏心加工技巧

在使用三爪卡盤進(jìn)行偏心工件的加工時(shí)，采用一定的技巧可使加工更加有效率、有質(zhì)量地完成，節(jié)省人力物力：（1）進(jìn)行偏心工件的加工時(shí)，工件兩邊的切削量相差很多，因此車刀應(yīng)該先離工件一定距離之后才能啟動(dòng)主軸。然后，車刀開始從偏心工件的最外點(diǎn)對(duì)工件進(jìn)行逐步深入的車削。選取500轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速的車刀進(jìn)行粗加工，且保證每次切削深度小于2mm；選取80轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速的車刀進(jìn)行精加工且需要預(yù)留0.55mm左右精車距離；（2）在對(duì)內(nèi)偏心孔工件進(jìn)行車削時(shí)，首先用小鉆頭起鉆偏心中心孔后再用大鉆頭擴(kuò)孔，最后對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行車削。這種方式可有效減小工件的軸向切削力，提高定位精度；（3）要加工同心度較高的、數(shù)量較多的工件時(shí)，可用一個(gè)鐵鑄套圈讓工件套在圈內(nèi)，用卡盤把套圈夾緊，以此節(jié)省逐個(gè)校正輔助的時(shí)間，減小對(duì)生產(chǎn)效率的影響；（4）在鑄鐵套圈的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)加上彈性圈，可減小三爪卡盤使用過程中的磨損。但需注意裝彈性圈時(shí)，一定要放正避免歪斜，定心精度才能較好。

5 結(jié)語

本文所述三爪卡盤夾具是由普通的三爪卡盤改造而成，改造過程相對(duì)研發(fā)新夾具的過程簡(jiǎn)單方便很多，且可高效率地對(duì)偏心零件進(jìn)行批量加工，還能通過粗、精調(diào)來有效控制加工精度。除此，其他的改造方法和技巧均能有效地實(shí)現(xiàn)偏心工作的效率和精度，具有一定的參考價(jià)值。在實(shí)際生產(chǎn)中，三爪卡盤的偏心工作是一種常見而必要的加工，為了有效率地進(jìn)行加工并產(chǎn)生精度高的偏心工件，需要對(duì)三爪卡盤的偏心改造進(jìn)行更多的研究，以達(dá)到更好的目的。

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作者簡(jiǎn)介：張朝陽（1970-），男，四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械加工實(shí)訓(xùn)教師，機(jī)械類工程師，研究方向：機(jī)械加工、機(jī)械制造及自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）