复合楔式动力卡盘的设计与应用

黄京汉 张平格 康瑞婷 刘宇心 郭磊雷 王泽仁 李占方

(河北工程大学机电学院， 河北 邯郸 056038)

随着现代制造对机床工作效率的要求越来越高，液压卡盘的应用越来越广泛。为满足不同工件的加工要求，如矩形面、圆柱毛坯面等一些不规则形面的工件，以及一些夹持面与加工面存在偏心的工件，通常需要采用四爪卡盘。而对于杆类、盘类工件，则通常选用三爪卡盘。针对这一情况，特设计了一种复合楔式动力卡盘，如图1。它既可以满足不同工件的加工要求，也可以提高加工效率，降低工人的劳动强度。

1 总体方案

与传统的液压卡盘总体方案一样，卡盘安装在主轴前端，与主轴同步旋转的油缸安装在主轴后部，两者由一拉杆通过主轴孔连接。活塞的轴向移动可以带动卡盘体内滑轴轴向移动，滑轴又通过斜槽带动滑块径向移动，滑块则通过丝杆带动卡爪径向移动，从而达到夹紧和松开工件目的。采用不同形式的过渡法兰，以便于动力卡盘与不同的机床主轴连接。

2 复合楔式动力卡盘的工作原理

如图1所示为复合楔式动力卡盘装配图， 后卡盘体1安装在车床主轴上， 以后卡盘体1的左端面通过过渡法兰与机床主轴连接锁紧，使其与主轴成为一体。滑轴6通过拉杆与主轴后部的液压缸活塞联在一起， 当活塞向前移动时， 滑轴6也向前移， 滑轴6通过斜T型槽带动滑块2和丝杆3一起在卡盘体(由后卡盘体1与前卡盘体5组合而成)内的滑座内径向向内移动， 滑座内的卡爪4通过其背面的端面螺纹与丝杆3配合，也随之径向向内移动从而夹紧工件， 当活塞反向移动时， 卡爪4将径向向外移动， 从而松开工件。

根据工件的形状和大小，转动3个丝杆调整3个卡爪的初始位置，然后向动力卡盘的回转油缸供油，从而最终夹紧工件。对于批量生产，只需在开始加工时调整3个卡爪的位置即可。

3 复合楔式动力卡盘优点及应用实例

复合楔式动力卡盘集楔式动力卡盘和普通卡盘的优点于一身，具体有如下几方面的优点：

(1)能快速稳定地实现工件的夹紧、松开，且夹紧力大，劳动强度低。

(2)结构紧凑、拆装、调整方便。

(3)卡盘体采用分体式设计，当卡爪的滑动槽磨损，间隙增大，只须将前卡盘体与后卡盘体配合端面磨削即可补偿，延长了卡盘的使用寿命。

(4)适应性强，调整卡爪的初始位置，可以加工不同形状大小的工件。将回转油缸锁紧，复合楔式动力卡盘也可作手动卡盘使用。

复合楔式动力卡盘可加工范围广。当3个卡爪夹紧面的回转中心与机床主轴中心重合时，该卡盘具有自定心功能；当调整3卡爪不同的初始位置，即可实现特殊形状工件的夹紧。图2为加工矩形型面的夹紧示意图，图3为加工偏心工件的夹紧示意图。

4 结语

复合楔式动力卡盘集楔式动力卡盘和普通卡盘的优点于一身，其结构紧凑、维修方便、夹持范围大、调整方便、夹持力可调。可用来夹持矩形工件、圆形工件、部分不规则工件以及偏心工件，进行旋转加工。避免楔式动力卡盘夹紧行程短、精度难补偿的问题，具有良好的经济效益。

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