自定位卡爪的設計及應用

■安陽第二機床有限公司（河南 455000）康 亢

■安陽鑫盛機床股份有限公司（河南 455000）李 輝

1.自定位卡爪的提出

在機床上加工盤類或套類零件時，經常會遇到被加工零件的裝夾外表面為鑄造毛面，用普通自定心卡盤的三爪夾緊會出現夾緊力不均勻或夾不緊的現象，每當遇到這種情況，一般采取的方法是利用單動卡盤，逐個卡爪進行調整，用此種方法裝夾工件時效率低、工人的勞動強度大，只適合單件小批量生產時使用。

汽車帶輪加工自動線就是一個實例。被加工零件毛坯為鑄造形式的薄壁套類，且各面的加工量不大，用戶要求加工節拍非常快。為滿足以上先決條件，考慮借助普通卡盤（見圖1），在其基礎上進行補充加工，形成既能迅速將工件夾緊，又能使工件夾緊變形比較小的專用自定位卡爪設計方案，如圖2所示。此自定位卡爪可以通過各卡爪轉塊的偏擺來調整夾緊點的位置，實現對未加工的鑄造毛坯圓柱面的夾緊，并且此卡爪在夾持工件時有6個著力點，可以將使用普通三爪時卡爪對工件施加的壓力進行分散，減小每個著力點承受的壓力，避免薄壁工件變形。

通過受力分析得出，采用三爪夾緊時工件的3個著力點分別承受的壓力與采用自定位卡爪時工件的6個著力點分別承受的壓力之比為1.732，即采用自定位卡爪時工件每個夾緊點承受的壓力比使用三爪夾緊時夾緊點承受的壓力小，工件產生的變形也小。所以對容易被裝夾變形的薄壁零件比較適合。

圖1 卡盤體

2.自定位卡爪主要零件的作用和特點

（1）在卡爪座底部設計有鍵槽和齒形，將鍵槽和齒形分別與卡盤滑座和上面的T形滑塊按相應位置扣到一起使之配合，利用螺釘11將卡爪座與卡盤上的滑座固定為一體，在卡盤滑座移動時帶動上面的卡爪座一起移動；在卡爪座上面設計有定位孔，用于安裝定位軸來限制卡爪轉塊上面定位孔的位置，使卡爪轉塊相對于卡爪座在水平方向只能轉動而不能移動。

圖2 自定位卡爪

（2）卡爪轉塊的作用是安裝卡腳，在其上面設計有兩個安裝槽，將卡腳通過螺釘1固定在槽內，因為卡腳要與工件頻繁接觸，會產生一些摩擦，為減少磨損、延長其使用壽命，將其進行了淬火處理，在卡腳與工件相接觸的面上設計一些相互交叉的溝槽，以增大卡爪與工件間的摩擦力。

（3）定位板的作用：①起到安裝板的作用，在工件外形質量比較好的情況下不需要卡爪作調整時，用來固定卡爪轉塊位置，方法是分別將定位軸和十字盤頭螺釘松開，調整定位板上安裝的兩個滾花高頭螺釘的旋出長度，當卡爪轉塊按理想位置調整好后，擰緊定位軸和十字盤頭螺釘，將卡爪轉塊與卡爪座固定。②在工件夾緊時需要調整卡爪的情況下，通過調整兩個滾花高頭螺釘的旋出長度來調整卡爪轉塊的擺動角度，使卡爪轉塊在一定范圍內擺動。

（4）定位軸用來固定卡爪座與卡爪轉塊之間的相對位置，其上部帶有軸肩，上端面設計有內六方扳手孔，下端設計有螺柱。在使用時，圓柱定位部分分別將卡爪座與卡爪轉塊上的孔聯接在一起，用內六方扳手將定位軸的螺柱擰入卡爪座的螺孔內，待定位軸的軸肩部分壓住卡爪轉塊的沉孔平面時，轉動卡爪轉塊，使之只能夠圍繞定位軸中心靈活地轉動，而不能沿垂直方向移動，此時定位軸的位置就認為是正確的了。

（5）利用自動線在同一工序內加工零件的端面和內孔，為了保證各部位加工余量均勻并能保證尺寸正確，需要固定零件的中心位置和軸向位置。墊鐵是用來支撐工件端面（即定位零件軸向位置）的，因為三點可以確定一平面，所以使用了3塊墊鐵，在墊鐵的下端設計有一個定位鍵，在安裝時將鍵與卡盤體上的槽相配合，根據被加工零件內孔的大小調整墊鐵與卡盤回轉中心間的距離，使墊鐵內圓弧與卡盤回轉中心間的距離略大于被加工零件的內孔半徑，避免在使用時刀具與墊鐵發生碰撞，3塊墊鐵位置均調整好后，用螺釘9將墊鐵固定在卡盤體上。

本自定位卡爪是按照自動線所配備的高精度動力中實卡盤的聯系尺寸設計的，在使用其他型號卡盤時只需將相配合的鍵槽、牙型、聯接孔等尺寸加以修改就可以了。在卡爪裝配時要保證6個卡爪工作面距卡盤中心的距離一致，微調時所采取的手段是靠修研3個卡爪轉塊上6個安裝卡腳槽的底面來保證，允差不超過0.08mm。要保證工件裝夾時能夠放平，3塊墊鐵的上面（B面）必須等高，要求在加工時1套3件統一磨削一致，考慮到在使用時為了夾持牢固，工件的被夾緊部分要盡可能地多一些，墊鐵上面不能太高，應低于卡腳下面，這樣就可以使整個卡腳夾緊面參與工作。墊鐵上面（B面）不得低于卡爪座上面（A面），因為卡爪座徑向尺寸范圍比較大，當墊鐵上面低于卡爪座上面時，工件定位面會直接放到卡爪座上，這時，工件的內孔不能夠完全被加工。如圖1中A—A剖視圖所示，墊鐵高度h為卡腳下面（D面）距離卡盤體上面（C面）的高度與卡爪座上面（A面）距卡盤上面（C面）的高度尺寸之和除以2，即工件的安裝定位平面應在卡腳與卡爪座之間的空位中間部位。

3.結語

自定位卡爪操作簡單、迅速，更換卡爪比較方便，對于加工外圓或厚度規格相近的工件時，可通過調整墊鐵距卡盤中心的位置或改變墊鐵的高度來實現。如果被裝夾工件外圓尺寸變化比較大，需根據工件外圓直徑設計卡爪轉塊。目前，自定位卡爪已在自動線上使用，深受用戶好評。

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