可調(diào)心卡盤設(shè)計(jì)

余鳳燕

(茂名職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 茂名 525000)

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可調(diào)心卡盤設(shè)計(jì)

余鳳燕

(茂名職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 茂名 525000)

該可調(diào)偏心式三爪卡盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既具有三爪卡盤自動(dòng)定心和精度較高的特點(diǎn),又具有加工各種不同偏心量的能力, 且調(diào)心操作方便、靈敏可靠，使用壽命長。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大大提高偏心工件的加工效率和加工的精度，對機(jī)械加工有著重要的意義。

調(diào)心;三爪卡盤;可活動(dòng)法蘭；偏心量

在機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域中，偏心零件的應(yīng)用非常廣泛，但是偏心零件的加工工藝比較復(fù)雜，主要問題是較難把握好偏心距，偏心工件加工中，通常采用四爪單動(dòng)卡盤進(jìn)行裝夾,效率較低,且增加了工序和成本。為了提高偏心工件加工的工藝水平，近20年來，國內(nèi)外做了很多關(guān)于加工偏心工件夾具設(shè)計(jì)的研究和探索，已經(jīng)研究開發(fā)出偏心活動(dòng)型夾緊夾具組合、偏心輪定位式柔性夾具、螺釘對拉可調(diào)偏心式三爪卡盤、氣動(dòng)肌肉驅(qū)動(dòng)的偏心夾具等等，在一定程度上提高加工效率和加工的精度，但仍然存在許多不足：調(diào)心精度不夠高, 偏心量限制,結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不夠方便，計(jì)算繁瑣，甚至出現(xiàn)調(diào)節(jié)偏心緊固后會(huì)失真, 穩(wěn)定性不好。因此迫切需要結(jié)構(gòu)簡單、精度高、經(jīng)濟(jì)合理、實(shí)用性強(qiáng)、技術(shù)成熟的新型調(diào)心夾具。

本文介紹一種可調(diào)偏心式三爪卡盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 是在三爪卡盤的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，既具有三爪卡盤裝夾迅速、自動(dòng)定心和精度較高的特點(diǎn),又具有加工各種不同偏心量的能力,適用范圍廣，且調(diào)心操作方便，靈敏可靠，使用壽命長，安全性高等優(yōu)點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大大提高偏心工件的加工效率和加工精度，對機(jī)械加工有著重要的意義。

可調(diào)心卡盤的重要組成部分是調(diào)節(jié)偏心機(jī)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)與工作原理都類似于手動(dòng)三爪卡盤。

1　可調(diào)心卡盤

1.1可調(diào)心卡盤的總體結(jié)構(gòu)與工作原理

本可調(diào)心卡盤由三爪卡盤、可活動(dòng)法蘭和法蘭的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其中三爪卡盤與可活動(dòng)法蘭由沉頭螺釘聯(lián)接固定，可活動(dòng)法蘭與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)則通過T型槽聯(lián)接(如圖1所示)。通過法蘭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，可活動(dòng)法蘭可以在T型槽上上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)三爪卡盤上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)心。

1.2法蘭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成與工作原理

在可調(diào)心卡盤結(jié)構(gòu)中，法蘭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是卡盤實(shí)現(xiàn)調(diào)心的重要組成部分。類似于三爪卡盤，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件組成是由卡盤體、端蓋、一個(gè)大錐齒輪盤和一個(gè)小錐齒輪組成(如圖2所示)。其中，大錐齒輪盤結(jié)構(gòu)與三爪卡盤中的大錐齒輪盤完全相同：其底面是錐齒輪，背面有平面螺紋結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配同樣類似于三爪卡盤：小錐齒輪和大錐齒輪嚙合，但與平面螺紋嚙合的不是三個(gè)卡爪，而是可活動(dòng)法蘭。所以法蘭代替了卡爪的角色。法蘭上的圓弧形齒條與平面螺紋嚙合，同時(shí)，法蘭又通過T型槽與卡盤體連接，可在槽上上下移動(dòng)(如圖3所示)。當(dāng)用伏打扳手旋轉(zhuǎn)小錐齒輪，大錐齒輪便轉(zhuǎn)動(dòng)，它背面的平面螺紋帶動(dòng)可活動(dòng)法蘭在T型槽上上下移動(dòng)(如圖4所示)，從而帶動(dòng)裝夾工件的三爪卡盤上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)心。偏心量e由可活動(dòng)法蘭上的刻度控制。

1.3可活動(dòng)法蘭

可活動(dòng)法蘭是本可調(diào)心卡盤的重要零件，是連接調(diào)心驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與三爪卡盤的中間樞紐零件。可活動(dòng)法蘭的一端通過沉頭螺釘與三爪卡盤聯(lián)接固定，這樣，移動(dòng)法蘭就可以帶動(dòng)三爪卡盤移動(dòng)。法蘭的另一端則是通過T型槽與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，法蘭可以在T型槽處上下移動(dòng)。同時(shí)，可活動(dòng)法蘭上有圓弧形齒條，與大錐齒輪盤背面的平面螺紋嚙合，要注意的是，法蘭上只有上半部分有齒條，下半部分是平面(如圖5所示)，所以法蘭只有上半部分與平面螺紋嚙合(如圖4所示)。當(dāng)大錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，其背面的平面螺紋就會(huì)帶動(dòng)法蘭在T型槽處上下移動(dòng)。此外，法蘭上T型凸墊的側(cè)面刻有刻度，調(diào)心時(shí)可以依據(jù)刻度精確地控制偏心量e。所以，可活動(dòng)法蘭的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一端是圓凸墊，與三爪卡盤配合，另一端是T型凸墊，其端面上還有圓弧齒條，側(cè)面刻有刻度。

2　實(shí)踐加工結(jié)果分析

實(shí)例：批量生產(chǎn)零件，零件形狀和尺寸如圖6所示，其中e=8±0.1 mm。加工過程：

(1)加工φ32 mm×95 mm軸段(如圖7)。

(2)用伏打扳手旋轉(zhuǎn)法蘭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的小錐齒輪，帶動(dòng)可活動(dòng)法蘭在T型槽上移動(dòng)8 mm(根據(jù)法蘭上刻度控制)，因?yàn)榉ㄌm與裝夾工件的三爪卡盤通過沉頭螺釘連接固定，所以三爪卡盤也移動(dòng)了8 mm，從而工件軸中心偏移了8 mm，完成了偏心調(diào)整(如圖8、9)。

(3)加工φ14 mm×15 mm偏心軸段(圖10)，完成零件加工(如圖11)。

為了驗(yàn)證結(jié)果，我們進(jìn)行實(shí)踐加工。

檢驗(yàn)零件偏心距，e=8.01 mm，符合其加工要求，且加工期間，調(diào)心操作時(shí)間只用了0.5 min。由此可驗(yàn)證，應(yīng)用本調(diào)心卡盤進(jìn)行裝夾工件偏心軸加工，能夠減少總加工時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。

3　結(jié)語

實(shí)踐證明,本可調(diào)偏心式三爪卡盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不但具有三爪卡盤裝夾迅速和自動(dòng)定心的功能，而且調(diào)心精度高, 調(diào)節(jié)偏心量范圍大,調(diào)心操作方便、靈敏，裝夾可靠，使用壽命長、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。采用本調(diào)心卡盤裝夾工件加工，調(diào)心操作非常簡便快捷，可直接通過刻度控制，不需要任何計(jì)算，節(jié)省很多找正時(shí)間，提高加工效率。采用本調(diào)心卡盤，調(diào)節(jié)偏心緊固后絕對不會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象,避免了工件采用四爪單動(dòng)卡盤找正困難和出現(xiàn)過定位的現(xiàn)象，可以大大地提高加工的精度，從而降低生產(chǎn)成本。此外，由于該調(diào)心卡盤與三爪卡盤結(jié)構(gòu)及工作原理相似，具有與三爪卡盤一樣較高的安全穩(wěn)定性，所以在加工過程中與主軸高速旋轉(zhuǎn)都不會(huì)出現(xiàn)失真或安全事故，保證安全生產(chǎn)，提高企業(yè)效益與競爭力。

[1]常寶珍.車工技術(shù)問答[M ].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2002.

[2]王知行,劉廷榮.機(jī)械原理[M].北京:高等教育出版社,2000.

[3]孔慶華.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M ].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社, 2004.

[4]戴陸武.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M ].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社, 1990.

[5]何兆鳳.公差與配合[M ].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.

(編輯孫德茂)

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·名詞解釋·

通用機(jī)器人具有獨(dú)立控制系統(tǒng)，通過改變控制程序能完成多種作業(yè)的機(jī)器人。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作范圍大，定位精度高，通用性強(qiáng)，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的柔性制造系統(tǒng)。

電火花復(fù)合加工電火花復(fù)合加工是以電火花的蝕除作用為主，結(jié)合不同的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方式或結(jié)合超聲等作用形成的加工方法。實(shí)際生產(chǎn)中，工具電極相對于工件采用不同的運(yùn)動(dòng)方式組合成形不同的加工方法，如電火花銑削、電火花磨削、電火花切斷、電火花共軛回轉(zhuǎn)加工、電火花展成加工等；電火花作用與超聲作用結(jié)合形成電火花超聲加工等。

Design of adjustable centering chuck

YU Fengyan

(Maoming Vocational Technical College, Maoming 525000, CHN)

Structure design of adjustable eccentric three jaw chuck has the properties of three jaw chuck automatic centering and accuracy, and has different ability of processing various eccentricities, and aligning operation is convenient, sensitive and reliable, and has long service life. The structure design can greatly improve the machining efficiency and precision of the eccentric parts, has important significance for mechanical processing.

aligning; three jaw chuck; movable flange; eccentricity

TH69

B

余鳳燕，女，1977年生，工程碩士，講師，主要從事機(jī)械制造設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化。

2015-04-27)

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