目前在精密機床上一般使用的是以下兩種具有柔性的精密卡盤。一種是液壓卡盤,其缺點是在使用過程中,由于活動卡爪的磨損而降低定心精度,且卡盤尚需一液壓馬達作動力源,其整體結構龐大;另一種是薄膜卡盤,它不存在上述缺點并在一定程度上能滿足其工作要求。
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由于薄膜卡盤在使用過程中能保持穩定的精度,不受操作者技術水平的影響,且可快速裝夾和遠距離控制,因此它在批量和自動生產系統更能發揮優越性。圖1所示的薄膜盤,其關鍵零件是一個環形的薄膜盤,其厚度自外徑向中心逐步增加,薄膜盤上固定有按圓周間隔為90°分布的四塊帶有燕尾槽的滑板,每塊滑板上裝有 一個可徑向調整的剛性卡爪。徑向調整卡爪的位置,便可夾緊不同直徑的工件。薄膜盤外端面與聯接器固接,此聯接器又與活塞氣缸聯接為一體。 9 I/ ~; w: e; k8 }5 {, \
圖1 薄膜卡盤的結構
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薄膜卡盤的工作原理如圖2。在外力P的作用下,卡盤的膜片產生彎曲并造成變形,使卡爪轉動一個角度,這時,固定在卡爪中的夾緊螺釘與卡爪一起作徑向移動,同時也轉過相同的角度,因此各個卡爪止夾緊表面的初始直徑B脹大并等于B+2C(圖中虛線表示),其中C是每個夾緊螺釘的移動量,B應小于工件定位基準直徑的最小值。當力P停止作用后,膜片、卡爪及夾緊螺釘一起企圖恢復到原來自由位置,但由于工件直徑大于B,所以膜片只能仍然處于變形狀態下,夾緊工件的力即由此彈性變形而形成,這夾緊力的大小由變形量2C(工件直徑與直徑B之差)決定。2C值越大,夾緊工件的力也越大。薄膜卡盤既可以夾緊外表面,也可以夾緊內表面,在夾緊工件的內表面時,使膜片產生彎曲的力P與圖示方向相反。 + f# p3 d: z/ r
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在設計薄膜卡盤時,一定要考慮卡盤的夾緊力,如果夾緊力過大,則容易使工件產生過大變形,從而導致工件被釋放后,被加工表面不圓。如果夾緊力太小會造成夾不緊工件,而使工件在加工過程中脫落,出現事故。
% [3 r& l, ~. I/ H+ b 薄膜卡盤的兩種應用一、最適合硬車、磨削、高精車的薄膜夾持技術快換卡爪
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簡單的核心原理: 基于薄膜的彈性變形達到無滑動部件、無摩擦、離心力補償。
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圖3 薄膜系統操作原理 - S: X& t( A. M
特點: 1.卡爪安裝和定位時間短
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2.非常適合抓取式機床,徑向進入的快換機構 5 F2 K3 L" d3 d8 E% r6 d# b; C
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3.介質輸入:氣檢 + 氣流/冷卻液 3 M8 ]* ^1 J: v
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4.可完全互換的卡爪 圖7 # l/ R2 J; W9 a1 a8 ~6 N
任一套卡爪都能安裝在任一卡盤上,并能保持較好的同心度
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二、用于硬車或磨削可夾持易變形的薄壁件的薄膜卡盤
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工件的徑向定心/夾緊使用帶有快換卡爪系統,軸向夾緊使用帶有軸向補償的擺動-后壓爪使用雙活塞油缸驅動, 單獨地驅動薄膜卡爪和軸向擺動-后壓爪。 % u- ~! J/ H2 _* o- C$ w
圖8 卡盤原理
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工作流程: 1.裝載:定心爪松開,擺動-后壓爪松開/向外轉
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圖9 裝載 ! ]6 w% B' ]- e; @$ V
2.定心:定心爪夾緊 : O. C2 ?9 f5 c8 _9 J
圖10 定心
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3.夾緊:擺動-后壓爪向內轉+軸向壓緊 , F" n k7 f" c1 k5 M j1 u" e2 a( N
圖11 夾緊 0 ^' m4 F$ a% J( K
4.加工:定心爪松開或夾緊 ; A: E5 ^& n0 w4 ? V1 R# D8 o
圖12 加工
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特點: 1.安裝調整時間短 9 |" |- a8 o! q: | A
圖13
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2.非常適合抓取式機床
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圖14
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3.也可以只用于徑向夾緊 & r) i' B4 g; v" }% y
圖15 ; P+ ^: N i* M+ U
結 語由于彈性薄膜卡盤具有定心精度高、結構簡單緊湊、工作平穩、夾緊方便等優點,因此在環形工件的精車、磨內外圓、齒輪精磨內孔等工序中日益得到廣泛的應用。 7 F! h% z, |* d& N7 K4 C# _- L* o
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