李雪峰
陕西法士特汽车传动集团公司零部件公司 陕西省宝鸡市 722409
摘要：本文主要介绍适用于主轴内孔为直孔的数控车床使用离心卡盘装夹工件的设计经过
关键词：离心卡盘，法兰盘，锥度
引言：
轴类零件属于回转体，典型的加工方法为车加工。大批量加工的轴类零件在编制加工工艺时，一般是使用两端的中心孔及端面作为后道工序的加工及定位基准。依据基准使用原则，在对已经钻出两端中心孔并铣出两端端面的轴类零件进行粗车工序时，就要使用中心孔及端面作为加工基准，不得使用工件的外圆作为定位基准。比较成熟的对轴类零件进行粗车的设备是仿形车床。仿形车床配备的离心卡盘结构是一种较经典的夹具结构，适合于大批量加工的轴类零件的粗车加工。随着工业技术的发展，数控车床逐渐取代传统普通车床或仿形车床。在使用数控车床对轴类零件进行粗车加工时，仍然需要借鉴离心卡盘机构对工件进行装夹，然而，数控车床与仿形车床在机床主轴内部的结构又存在差异，这就需要对经典的夹具结构进行改进，满足不断变化的技术需求。
一、车削加工的半自动车床构造
仿形车床（图1）是指按照靠模控制刀具的运动轨迹对工件进行车削加工的半自动车床。这种设备从上世纪七十年代开始在机械制造行业被广泛使用。随着数控技术的广泛应用，这种设备已逐渐被数控车床（图2）所取代，未来将会逐渐退出历史舞台。
图3 离心卡盘机构 图4 液压卡盘
离心卡盘（图3），做为仿形车床的标准配置，在出厂时就被安装于机床主轴轴端。而数控车床的标准配置是液压卡盘（图4），通常使用三爪液压卡盘用来夹持工件。
二、仿形车床上的离心卡盘结构直接移植到数控车床上的安装技术
那么能否将安装于仿形车床上的离心卡盘结构直接移植到数控车床上呢？答案是否定的。这就要从两种机床的主轴轴端结构说起。仿形车床的主轴内部采用1:20的锥度，通过此锥孔与前顶尖（图5）的锥套连接，靠摩擦力带动顶尖旋转，而轴端又通过螺栓与法兰盘连接，法兰盘前端安装离心卡盘本体，这样，离心卡盘也就会随着主轴一起旋转。
图5 前顶尖结构
而依据新的国家标准（图6），数控车床的主轴轴端内孔均为直孔，如图7，这样就无法通过锥度连接前顶尖。
图6 国家标准 图7 主轴轴端结构
那么，如果需要加工尺寸较多、精度要求较高的轴类零件，且必须要在数控车床加工，则需要增加车外圆基准工序，方能实现在数控车上加工(图8)。
图8 车外圆基准
为了能够实现数控车床使用双顶尖结构加工轴类零件，将离心卡盘结构移植于数控车床，对原有结构作如下改进：1、改进过渡法兰结构，使得过渡法兰既要连接主轴，又要与带锥度的顶尖体连接（图9）；2、改进前顶尖结构，将原来与主轴孔连接的锥面改进为与连接法兰锥孔连接的锥面。
图9 改进后的连接法兰
通过改进，连接法兰既连接了主轴与离心卡盘，又与前顶尖通过锥度连接，三组部件形成一个整体（图10），随着机床主轴一起旋转，实现了轴类零件在数控车床上使用双顶尖加工的目标。
图10 顶尖、法兰、离心卡盘连接
结论：
在实际的加工生产中，影响零件加工精度的因素很多，主要有机床精度及其刚度、装夹时造成的工件变形、刀具因素、加工工艺、热变形、切削力引起的误差，等等。如果不能做好影响因素的分析，就有可能加工出废品，从而影响加工生产的进度。在加工不同种类的薄壁类零件前，应先对加工材料进行分析，确定机床的选型、装夹方式、加工路线的设计、刀具的选择，合理选用切削参数、切削液，以此来保证加工出来的薄壁类零件成为合格的产品。在进行零件加工前，分析薄壁易变形部分，特别是切削力带来的影响；在进行薄壁套类零件加工时，对关键的加工工艺要进行必要的控制，尽量避免由于装夹带来的变形，以防工件表面被破坏。根据零件不同的加工要求，尽量多地分析有效的加工方法，改善薄壁类零件加工方法在实际加工中的应用，从而做到得心应手。
参考文献:
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[3]蔡英,谢志朝,林锋.壳类零件数控加工工艺分析——以汽车差速器壳加工为例[J].南方农机,2018,49(13):143.
论文作者:李雪峰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2019/1/4
标签：卡盘论文; 加工论文; 零件论文; 主轴论文; 车床论文; 数控车床论文; 结构论文; 《防护工程》2018年第28期论文;