可調(diào)心式卡盤在軸類偏心零件加工中的應(yīng)用

甘彪

摘? 要：軸類偏心零件的加工有很多種方法，每種加工方法都有著自身所適合的環(huán)境與加工工藝的要求，車床是軸類偏心零件加工的主要設(shè)備，偏心軸、偏心套的加工效率和精度與夾具密切相關(guān)。通過對三爪自動(dòng)定心卡盤的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，使卡盤具有可調(diào)心的能力，同時(shí)在卡盤中增加游標(biāo)卡尺式的刻度，實(shí)現(xiàn)了卡盤的高精度調(diào)心。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不但解決了中心軸在同一平面內(nèi)的多軸段偏心軸的加工要求，還大幅提高了軸類偏心零件加工效率和加工精度。

關(guān)鍵詞：可調(diào)心式;卡盤;偏心零件;加工應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TG51? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

軸類偏心零件是指外圓和外圓的軸線或內(nèi)孔與外圓的軸線平行但不重合彼此偏離一定距離的零件，兩平行軸線間的距離叫偏心距。偏心零件在日常的機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用是非常廣泛的，因?yàn)橐话愕妮S類零件只能帶動(dòng)零件本身自轉(zhuǎn)，而偏心軸類零件能在自身自轉(zhuǎn)的同時(shí)傳遞公轉(zhuǎn)。偏心類零件的加工工藝之所以比較復(fù)雜加工起來難度比較大，主要原因在于加工過程中很難把握偏心距，尤其是使用普通的三爪卡盤加工更難以保證零件的精度。在批量生產(chǎn)軸類偏心零件中不管是偏心軸、偏心套，主要的設(shè)備都在車床上加工，其加工原理基本相同，都是要采取適當(dāng)?shù)陌惭b方法，同時(shí)還要注意控制軸線的平行度和偏心距的精度。如果采用傳統(tǒng)方法加工，零件的裝夾校正難度大，生產(chǎn)效率低，并且難以達(dá)到尺寸公差要求。因此，對加工所使用的夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，能大大提高加工效率和加工精度。

1 三爪卡盤工作特點(diǎn)

1.1 三爪卡盤加工偏心零件的工作原理

使用三爪卡盤加工偏心零件的加工方法是在三爪卡盤的爪上墊墊片，這是一種傳統(tǒng)的加工方法，對于不同厚度的墊片會(huì)使零件軸線產(chǎn)生不同的偏移，這種偏移的距離大小就是偏心距。在使用三爪卡盤加工一定量的偏心距零件時(shí)需要計(jì)算墊片的厚度以及使用百分表找正軸線平行度、調(diào)整側(cè)母線等操作來實(shí)現(xiàn)偏心零件的加工，這種傳統(tǒng)的加工方法比較適用于偏心距在一定范圍內(nèi)且零件的偏心精度不高的情況下使用。

當(dāng)企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)加工過中，零件要求偏心距大、偏心精度高且需要批量生產(chǎn)時(shí)，加工零件時(shí)所需墊片的厚度需要準(zhǔn)確計(jì)算，零件切削后還要對產(chǎn)生的誤差進(jìn)行修正進(jìn)而重新調(diào)整墊片厚度，這對于企業(yè)批量生產(chǎn)的零件來說這種傳統(tǒng)加墊片的方法已經(jīng)不適用。

1.2 三爪卡盤加工偏心零件的缺點(diǎn)

車削加工的墊片厚度雖然被確定，但墊片的材料及在安裝加工或加工工藝需求的不同也會(huì)直接影響加工的精度，致使生產(chǎn)的偏心零件不符合精度要求。

傳統(tǒng)的三爪卡盤在車削加工偏心軸類零件，僅適用于車削加工批量小、偏心距小、精度相對較低的偏心軸類零件。

使用三爪卡盤加工偏心零件對操作者需要比較高的理論知識(shí)來計(jì)算墊片的厚度，以及使用百分表找正軸線平行度、調(diào)整側(cè)母線容易產(chǎn)生誤差。

當(dāng)加工完第一個(gè)零件后安裝下個(gè)零件時(shí)，零件的加工準(zhǔn)確度難有保障，無法實(shí)現(xiàn)高效、批量生產(chǎn)。

2 可調(diào)心式偏心卡盤的設(shè)計(jì)

該可調(diào)心式偏心卡盤結(jié)構(gòu)如圖 1所示，對于加工軸類偏心零件的偏心距在 0～50 mm 內(nèi)，精度為 0.02 mm 的偏心類零件，都可使用該可調(diào)心式卡盤來完成加工。該可調(diào)心式卡盤包括以下7個(gè)主要組成部分： 主軸法蘭連接體、卡盤連接體、三爪自動(dòng)定心卡盤、絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、燕尾導(dǎo)軌、緊固機(jī)構(gòu)以及標(biāo)尺機(jī)構(gòu)。圖1可調(diào)心式偏心卡盤結(jié)構(gòu)中三爪自動(dòng)定心卡盤通過使用6顆卡盤連接螺栓將其固定在卡盤連接體（活動(dòng)體）上，卡盤連接體（活動(dòng)體）通過燕尾導(dǎo)軌與主軸法蘭連接體連接固定。最后將車床主軸法蘭連接體（固定體）連接到車床主軸完成整體連接。絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中將絲杠螺母固定在燕尾導(dǎo)軌的凹槽內(nèi)，絲杠固定在主軸法蘭連接體的凸型燕尾內(nèi)，形成絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使其利用燕尾導(dǎo)軌做橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。為了提高整個(gè)可調(diào)式偏心卡盤的使用壽命，絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、燕尾導(dǎo)軌滑動(dòng)機(jī)構(gòu)、緊固螺釘應(yīng)選用強(qiáng)度高、韌性好、耐磨性好的材料，如38SMi nMo等調(diào)質(zhì)材料。

3 可調(diào)心式偏心卡盤具體實(shí)施方法

可調(diào)式偏心卡盤與車床主軸連接緊固后，將刻度調(diào)至零位使其與車床主軸軸線一致，使用三爪自動(dòng)定心卡盤將工件夾緊，當(dāng)需要加工一定數(shù)值的偏心距的偏心零件時(shí)松開燕尾導(dǎo)軌的緊固螺釘，使用梅花扳手轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠前端的六角螺柱，通過絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使其利用燕尾導(dǎo)軌做橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以此可以得到所要的偏心距，通過標(biāo)尺機(jī)構(gòu)（主刻度尺、副刻度尺）的數(shù)值可以顯示偏心距的具體數(shù)值，副刻度尺的精度值為0.02 mm。偏心卡盤移動(dòng)后，通過調(diào)整螺釘和緊固螺釘將燕尾導(dǎo)軌與燕尾導(dǎo)軌鑲條（鑲條材質(zhì)采用高比重合金制作）鎖緊，達(dá)到緊固作用，進(jìn)而開始加工零件。

4 可調(diào)心式偏心卡盤的優(yōu)點(diǎn)

可調(diào)心式偏心卡盤的優(yōu)點(diǎn)如下。1）可調(diào)心式卡盤結(jié)構(gòu)簡單、精度高、經(jīng)濟(jì)合理、實(shí)用性強(qiáng)，可調(diào)心式卡盤是在傳統(tǒng)的三爪卡盤的基礎(chǔ)上進(jìn)行的結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)，既有三爪卡盤裝夾迅速、自動(dòng)定心和精度較高的特點(diǎn)，還能加工各種不同偏心量，適用范圍廣，具有調(diào)心操作方便、靈敏可靠、使用壽命長和安全性高等的優(yōu)點(diǎn)。2）使用可調(diào)心式卡盤無需加墊片，可解決復(fù)雜的計(jì)算和安裝。3）使用可調(diào)心式卡盤在裝夾零件時(shí)具有定心快、定心精度高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)燕尾導(dǎo)軌移動(dòng)副的緊固螺紋孔都采用細(xì)牙螺紋工件夾緊后自鎖性強(qiáng)，偏心卡盤的整體剛性好。4）偏心距調(diào)整采用游標(biāo)式標(biāo)尺刻度，精度高，可調(diào)偏心距范圍大，操作方便。5）可調(diào)心式偏心卡盤進(jìn)行偏心工件時(shí)，調(diào)整好偏心距后將其鎖緊固定，在完成第一個(gè)零件后，后續(xù)加工的零件不必每次加工時(shí)都重復(fù)調(diào)整偏心距。在實(shí)際生產(chǎn)大批量零件時(shí)可以節(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)省企業(yè)在開發(fā)研究新的專用夾具的成本。

5 結(jié)語

可調(diào)心式卡盤是對普通的三爪卡盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和改造而成，通過絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，燕尾導(dǎo)軌，緊固機(jī)構(gòu)，標(biāo)尺機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)的改造來實(shí)現(xiàn)調(diào)心能力，實(shí)現(xiàn)不同量的偏心距，有效控制零件的偏心精度。不但可以提高偏心軸類零件的精度還可以高效率地對偏心軸類零件進(jìn)行批量加工。改造的過程相對于研發(fā)新的專用夾具來說過程簡單方便很多。

通過使用該可調(diào)心式卡盤，可以解決加工不同偏心距的偏心零件時(shí)必須重新計(jì)算墊片厚度或重新設(shè)計(jì)、制造不同的專用工裝夾具的問題，大大的提高了軸類零件偏心夾具的通用性，同時(shí)可以為企業(yè)大大降低整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品履約周期，提高產(chǎn)品市場競爭力。

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