卡盤平衡裝置的改進與應用*

胥巧玲

(天水星火機床有限責任公司，甘肅 天水 741024)

1 引言

卡盤是車床上用來夾持工件的機床附件。天水星火機床有限公司生產的卡盤直徑最小Φ650 mm，最大Φ3 800 mm。它們安裝在車床主軸上，通過卡爪徑向移動將所加工的零件夾緊和定位在卡盤上，并隨主軸的旋轉帶動工件一起轉動。卡盤在持續周期性的外力作用下，如不平衡不對中，即質量偏心產生離心力而引起工件振動，不僅影響零件的加工質量，且對主軸及軸承的使用壽命也有影響。因此為了提高零件的加工質量，要求卡盤的質量沿圓周均布，并在加工完卡盤后必須進行靜平衡試驗［1］，以提高卡盤的工作精度。卡盤的靜平衡試驗可在平衡支架上進行。平衡支架如圖1所示。它是通過型材焊接而成，其結構簡單實用，經濟性良好，可進行大量推廣。

圖1 平衡支架示意圖

平衡卡盤是提高車床主軸旋轉精度最重要環節，在傳統的卡盤平衡中采用整體式平衡卡具。近幾年來隨著科技發展、社會需求的拉動和技術進步的推動，我公司產品朝著高、大、精、尖方向發展的速度越來越快，產品品種多樣化，且以中、小批量生產為主。隨著這種趨勢的發展，使用專用卡具很容易造成積壓浪費，而且產品的生產成本相應增加。為了滿足新的生產特點的需要，我們必須盡可能的滿足卡盤靜平衡裝置的通用化程度，使其成為能夠重新組合且多次使用的可拆結構的通用高效夾具。

2 卡盤平衡裝置的改進

2.1 靜平衡原理

首先將卡盤與平衡裝置安裝好后放在平衡支架上，如圖2(a)所示，使其在平衡支架上根據卡盤的偏心量自由旋轉到一定位置停止，然后調整活動尺，使其中心線通過豎直中心線兩旁的螺紋中心A、B后將活動尺與豎尺緊固在一起，在卡盤上找兩尺中心線交點C對應點做記號，并將螺孔、磁力表座吸附在卡盤上的C點逐漸對稱地將自制平衡塊加于磁力表座上，使卡盤體達靜平衡，然后取下磁力表座及自制平衡塊稱出重量GC。設加在A點的重量為GA，加在B點的整理為GB，則GA、GB可用下式計算:

選擇合適的配重塊及螺釘，配成GA、GB重量各一部分，然后將GA、GB的重量分別安在A、B兩點，裝完后按圖2(b)檢測殘余不平衡量，將卡盤體上做記號的C點轉至水平位置，待穩定后再讓其自由轉動，若轉動方向如圖所示，則在D點(反之應在E點)掛上彈簧秤，待平衡后，讀出拉力值F，經過反復試驗，直到卡盤平衡為止。

圖2 卡盤靜平衡原理圖

2.2 卡盤平衡裝置改進介紹

原平衡卡具的結構如圖3所示，其存在以下缺點:

圖3 原靜平衡裝置結構簡圖

(1)焊接結構容易引起較大的殘余變形和焊接內應力。由于該結構焊接采用局部加熱，經焊接后，不可避免的在結構中產生一定的焊接應力和變形，從而影響結構的承載能力、加工精度和尺寸的穩定性。

(2)由于該公司產品結構繁多，導致卡盤規格眾多。而該結構僅局限于一種卡盤使用，不允許多次拆裝，不利于維修，不能滿足互換性要求。

故在改進方案中，采取了可拆卸式結構用鎖緊螺母聯接，對不同尺寸的卡盤，只需調整或更換個別的定位套或調整套，使卡具的組成原件及結構能夠重復使用。有利于拆裝，也避免了焊件的缺陷。當需新產品重新設計制造卡具時，只需設計、制造可換的調整件即可，大大減少了卡具設計與制造的勞動量，縮短了生產技術準備時間［2］。可拆卸式平衡卡具結構圖如圖4所示。該卡具在公司機床產品卡盤的平衡中應用廣泛，具有調整方便準確，結構緊湊，通用范圍大的優點。

2.3 安裝調整

如圖4所示，首先將定位套3、5及調整套4安裝在芯軸1上，然后將調整套2、調整套6、鎖緊圓螺母7、向心軸承、彈簧擋圈依次安裝在芯軸上，用鎖緊圓螺母固定，預緊各件。將平衡軸支架安裝在卡盤體錐孔內，通過錐面和螺釘11及螺母10緊固定位，調整好各件后鎖緊圓螺母。該裝置通過預緊后靠鎖緊圓螺母的調整來保證夾緊卡盤，因而有效地保證了卡盤在平衡過程中的平衡精度。

圖4 改進后靜平衡裝置結構簡圖

3 卡盤平衡裝置的應用

可拆卸式平衡裝置的設計改進通過相關技術組認可，并在公司CCK61630×200×160S等機床的卡盤平衡上得到成功應用。該卡具在現有結構不做大的改動的前提下，在卡盤平衡中不受卡盤規格的限制，只需對原有平衡裝置進行調整后，可以根據需求比較方便的進行組合，擴展了平衡卡具的通用化程度。可拆卸式平衡裝置通過對不同規格的卡盤平衡試驗，不但達到了卡盤的精度要求及新的生產特點的需要，使用效果也十分理想。

4 結語

卡盤平衡裝置的應用，改善了原有結構只能供一種卡盤使用不能滿足互換性要求的缺點。只需調整或更換調整套，就能滿足不同直徑卡盤的平衡精度。大大減少了卡具設計與制造的工作量，縮短了生產技術準備時間，產品的生產成本得以降低且緩解了工裝卡具的存放壓力。

［1］ 丁洪生.機械設計基礎［M］.北京:機械工業出版社，2000.

［2］ 陳立德.工裝設計［M］.上海:上海交通大學出版社，1999.