自定心卡盤精度的維修

山東威海職業學院 (264210)劉國通

自定心卡盤在機械制造中應用特別廣泛，是使用最多的一種夾具，由于在使用過程中的磨損和受一定夾緊力的影響，常出現如下問題:①定心誤差變大，工件夾緊后徑向跳動較大。②卡爪前端磨損嚴重，后端磨損較輕，裝夾工件時前端不受力，只有后端在夾緊工件，使工件裝夾不穩定，容易造成加工出來的工件成為三棱形，或發生其他意外，加工較困難。

從自定心卡盤的結構上講，它的各個部分幾乎都是間隙配合，各個部位之間，都存在一定的間隙。比如卡爪的工字槽和卡盤殼體來回滑動，存在一定的間隙，平面螺紋套在殼體的心軸上需要轉動，存在著間隙，卡盤固定在法蘭盤上也存在著徑向竄動量，這些誤差一起形成嚴重的積累誤差，集中的反映在工件的徑向圓跳動上。隨著長期使用磨損的增加，各部位的間隙也明顯的增加，這就是定心誤差變大的原因。

卡盤夾緊工件時，后端受力，前端不受力，造成這種情況的原因有兩種，一種是工字槽的磨損加大后，夾工件時，三個爪一吃力，它們的外側靠向床頭方向，里側靠向尾座方向，使三個爪本身形成了“喇叭口”的狀態，其受力情況如圖1 所示。

圖1

操作者按順時針方向旋轉錐齒輪，卡盤爪向里移動卡爪受到工件的阻力，是a 的方向，對于卡爪來說，受力部位在前端，由于卡盤體的工字槽有軸向間隙，使三個爪呈“喇叭口”狀態。

第二種情況，由于卡爪的前端更接近車刀和切削力，平時受到的力比后端大，再加上平時裝夾短工件的機會多，所以先磨損，結果使卡爪后面部分高于前面部分，裝夾工件時，后面受力，前面不受力，使工件裝夾不穩，有時這兩種情況同時存在，問題就會更加明顯。

如果出現了上述這些問題，會給裝夾工件造成很大的麻煩，比如，一個工件車好外圓或內孔之后，調頭另一端倒角，由于工件裝夾后徑向跳動特別厲害，倒角就會出現一側角度很大，另一側角度很小，倒角倒的很偏，車出的端面不平行、不垂直。軸類零件要求兩端鉆中心孔時，兩中心孔也不在同一軸線。

在卡盤的工字槽和其他部位磨損較重的情況下，為使卡盤達到或基本接近出廠時的定心精度，并能克服“喇叭口”現象，我們采用了下面的修復方法，首先做三個相同的彈性體形狀，如圖2 所示。

圖2

然后，利用卡盤相鄰兩爪間近似于平行的兩個斜面，分別安裝上三個彈性體，使三個爪的等分更為均勻，形成裝夾工件的模擬狀態，用裝有砂輪車內孔用的刀桿，對卡爪進行高速修磨，這樣使卡盤達到理想的精度，三個彈性體安裝后如圖3 所示。

圖3

彈性體在制作時，要在一個圓環體上截取，特別是寬度，要用平磨精加工，以保證尺寸一致，材料選用彈性較好的材料。淬火回火后硬度35～45HRC，因為在這個硬度范圍內彈性較好。另外彈性體還應注意以下幾點:

(1)卡盤的規格不同，卡盤體的內孔直徑也不同，為了安裝穩定，使彈性體與卡盤孔徑的內壁吻合，彈性體R1的尺寸應等于卡盤體孔徑的一半。

(2)彈性體寬度H 的選擇:寬度越寬，修磨時三個爪形成的圓弧越大;反之，三個卡爪形成的圓弧就小。修磨后卡爪牙尖上形成的R 就隨著修磨時圓弧的大小而固定下來。它直接影響工件的裝夾效果，工件裝夾時如果這個R 大于工件的半徑，卡爪和工件形成的是三條線接觸，這時裝夾的牢固性最差，如果原料較細，粗車外圓的時候，會出現三個棱，從端面看工件呈三角形，這在加工小零件時很常見。當卡爪牙尖形成的R 等于工件的半徑時，形成的是三個圓弧面的接觸，這時定心效果最好，當卡爪牙尖形成的R 小于工件的圓弧半徑時，形成的是六條線接觸(見圖4)，這時夾毛坯料穩定性最好。

圖4

由于上述原因，在修磨卡盤之前，我們要參考機床平時加工工件的直徑來適當的選擇卡爪牙尖的R，這個R 太大了不好，太小了也不好，R 選定以后，再計算出彈性體H 的尺寸。每一個卡盤都有它的最小夾緊尺寸r，可用下面公式計算出寬度

卡爪牙尖的R 和彈性體寬度的關系，是個函數關系，上面的公式是個一次函數關系式，在實際當中，由于多種原因，會產生不超過1mm 的誤差，例如:在修磨200mm 的卡盤時，測量它的內孔直徑是65mm，根據平時加工零件的直徑大小，我們想把卡爪牙尖磨成R=15mm，同時又量得卡盤的最小夾緊直徑是3mm，根據上面的公式，計算出寬度應是23.38mm，厚度和卡盤殼體的直徑有關，取厚度h 為16mm，長度L 一般取30mm 即可。

(3)卡爪牙尖兩側是兩個斜面，兩個斜面所形成的夾角大約為108° (見圖5a)。這樣可以知道，相鄰兩爪的兩個斜面是不平行的，它們形成的夾角是12°左右(見圖5b)，而彈性體就是利用了卡盤本身結構的特點，夾在這個12°的夾角間，代替工件支撐著三個卡爪，以抵抗修磨時的磨削力。

圖5

(4)安裝彈性體時一定要放正，防止歪斜，修磨的卡盤定心精度才能好。并在修磨前對卡盤進行清洗。