卡盘平衡装置的改进与应用*

2013-06-28胥巧玲

机械研究与应用 2013年3期

胥巧玲

(天水星火机床有限责任公司，甘肃天水 741024)

1 引言

卡盘是车床上用来夹持工件的机床附件。天水星火机床有限公司生产的卡盘直径最小Φ650 mm，最大Φ3 800 mm。它们安装在车床主轴上，通过卡爪径向移动将所加工的零件夹紧和定位在卡盘上，并随主轴的旋转带动工件一起转动。卡盘在持续周期性的外力作用下，如不平衡不对中，即质量偏心产生离心力而引起工件振动，不仅影响零件的加工质量，且对主轴及轴承的使用寿命也有影响。因此为了提高零件的加工质量，要求卡盘的质量沿圆周均布，并在加工完卡盘后必须进行静平衡试验［1］，以提高卡盘的工作精度。卡盘的静平衡试验可在平衡支架上进行。平衡支架如图1所示。它是通过型材焊接而成，其结构简单实用，经济性良好，可进行大量推广。

图1 平衡支架示意图

平衡卡盘是提高车床主轴旋转精度最重要环节，在传统的卡盘平衡中采用整体式平衡卡具。近几年来随着科技发展、社会需求的拉动和技术进步的推动，我公司产品朝着高、大、精、尖方向发展的速度越来越快，产品品种多样化，且以中、小批量生产为主。随着这种趋势的发展，使用专用卡具很容易造成积压浪费，而且产品的生产成本相应增加。为了满足新的生产特点的需要，我们必须尽可能的满足卡盘静平衡装置的通用化程度，使其成为能够重新组合且多次使用的可拆结构的通用高效夹具。

2 卡盘平衡装置的改进

2.1 静平衡原理

首先将卡盘与平衡装置安装好后放在平衡支架上，如图2(a)所示，使其在平衡支架上根据卡盘的偏心量自由旋转到一定位置停止，然后调整活动尺，使其中心线通过竖直中心线两旁的螺纹中心A、B后将活动尺与竖尺紧固在一起，在卡盘上找两尺中心线交点C对应点做记号，并将螺孔、磁力表座吸附在卡盘上的C点逐渐对称地将自制平衡块加于磁力表座上，使卡盘体达静平衡，然后取下磁力表座及自制平衡块称出重量GC。设加在A点的重量为GA，加在B点的整理为GB，则GA、GB可用下式计算:

选择合适的配重块及螺钉，配成GA、GB重量各一部分，然后将GA、GB的重量分别安在A、B两点，装完后按图2(b)检测残余不平衡量，将卡盘体上做记号的C点转至水平位置，待稳定后再让其自由转动，若转动方向如图所示，则在D点(反之应在E点)挂上弹簧秤，待平衡后，读出拉力值F，经过反复试验，直到卡盘平衡为止。

图2 卡盘静平衡原理图

2.2 卡盘平衡装置改进介绍

原平衡卡具的结构如图3所示，其存在以下缺点:

图3 原静平衡装置结构简图

(1)焊接结构容易引起较大的残余变形和焊接内应力。由于该结构焊接采用局部加热，经焊接后，不可避免的在结构中产生一定的焊接应力和变形，从而影响结构的承载能力、加工精度和尺寸的稳定性。

(2)由于该公司产品结构繁多，导致卡盘规格众多。而该结构仅局限于一种卡盘使用，不允许多次拆装，不利于维修，不能满足互换性要求。

故在改进方案中，采取了可拆卸式结构用锁紧螺母联接，对不同尺寸的卡盘，只需调整或更换个别的定位套或调整套，使卡具的组成原件及结构能够重复使用。有利于拆装，也避免了焊件的缺陷。当需新产品重新设计制造卡具时，只需设计、制造可换的调整件即可，大大减少了卡具设计与制造的劳动量，缩短了生产技术准备时间［2］。可拆卸式平衡卡具结构图如图4所示。该卡具在公司机床产品卡盘的平衡中应用广泛，具有调整方便准确，结构紧凑，通用范围大的优点。

2.3 安装调整

如图4所示，首先将定位套3、5及调整套4安装在芯轴1上，然后将调整套2、调整套6、锁紧圆螺母7、向心轴承、弹簧挡圈依次安装在芯轴上，用锁紧圆螺母固定，预紧各件。将平衡轴支架安装在卡盘体锥孔内，通过锥面和螺钉11及螺母10紧固定位，调整好各件后锁紧圆螺母。该装置通过预紧后靠锁紧圆螺母的调整来保证夹紧卡盘，因而有效地保证了卡盘在平衡过程中的平衡精度。

图4 改进后静平衡装置结构简图

3 卡盘平衡装置的应用

可拆卸式平衡装置的设计改进通过相关技术组认可，并在公司CCK61630×200×160S等机床的卡盘平衡上得到成功应用。该卡具在现有结构不做大的改动的前提下，在卡盘平衡中不受卡盘规格的限制，只需对原有平衡装置进行调整后，可以根据需求比较方便的进行组合，扩展了平衡卡具的通用化程度。可拆卸式平衡装置通过对不同规格的卡盘平衡试验，不但达到了卡盘的精度要求及新的生产特点的需要，使用效果也十分理想。