自定位卡爪的设计及应用

2015-12-02安阳第二机床有限公司河南455000

金属加工(冷加工) 2015年23期

■安阳第二机床有限公司（河南 455000）康亢

■安阳鑫盛机床股份有限公司（河南 455000）李辉

1.自定位卡爪的提出

在机床上加工盘类或套类零件时，经常会遇到被加工零件的装夹外表面为铸造毛面，用普通自定心卡盘的三爪夹紧会出现夹紧力不均匀或夹不紧的现象，每当遇到这种情况，一般采取的方法是利用单动卡盘，逐个卡爪进行调整，用此种方法装夹工件时效率低、工人的劳动强度大，只适合单件小批量生产时使用。

汽车带轮加工自动线就是一个实例。被加工零件毛坯为铸造形式的薄壁套类，且各面的加工量不大，用户要求加工节拍非常快。为满足以上先决条件，考虑借助普通卡盘（见图1），在其基础上进行补充加工，形成既能迅速将工件夹紧，又能使工件夹紧变形比较小的专用自定位卡爪设计方案，如图2所示。此自定位卡爪可以通过各卡爪转块的偏摆来调整夹紧点的位置，实现对未加工的铸造毛坯圆柱面的夹紧，并且此卡爪在夹持工件时有6个着力点，可以将使用普通三爪时卡爪对工件施加的压力进行分散，减小每个着力点承受的压力，避免薄壁工件变形。

通过受力分析得出，采用三爪夹紧时工件的3个着力点分别承受的压力与采用自定位卡爪时工件的6个着力点分别承受的压力之比为1.732，即采用自定位卡爪时工件每个夹紧点承受的压力比使用三爪夹紧时夹紧点承受的压力小，工件产生的变形也小。所以对容易被装夹变形的薄壁零件比较适合。

图1 卡盘体

2.自定位卡爪主要零件的作用和特点

（1）在卡爪座底部设计有键槽和齿形，将键槽和齿形分别与卡盘滑座和上面的T形滑块按相应位置扣到一起使之配合，利用螺钉11将卡爪座与卡盘上的滑座固定为一体，在卡盘滑座移动时带动上面的卡爪座一起移动；在卡爪座上面设计有定位孔，用于安装定位轴来限制卡爪转块上面定位孔的位置，使卡爪转块相对于卡爪座在水平方向只能转动而不能移动。

图2 自定位卡爪

（2）卡爪转块的作用是安装卡脚，在其上面设计有两个安装槽，将卡脚通过螺钉1固定在槽内，因为卡脚要与工件频繁接触，会产生一些摩擦，为减少磨损、延长其使用寿命，将其进行了淬火处理，在卡脚与工件相接触的面上设计一些相互交叉的沟槽，以增大卡爪与工件间的摩擦力。

（3）定位板的作用：①起到安装板的作用，在工件外形质量比较好的情况下不需要卡爪作调整时，用来固定卡爪转块位置，方法是分别将定位轴和十字盘头螺钉松开，调整定位板上安装的两个滚花高头螺钉的旋出长度，当卡爪转块按理想位置调整好后，拧紧定位轴和十字盘头螺钉，将卡爪转块与卡爪座固定。②在工件夹紧时需要调整卡爪的情况下，通过调整两个滚花高头螺钉的旋出长度来调整卡爪转块的摆动角度，使卡爪转块在一定范围内摆动。

（4）定位轴用来固定卡爪座与卡爪转块之间的相对位置，其上部带有轴肩，上端面设计有内六方扳手孔，下端设计有螺柱。在使用时，圆柱定位部分分别将卡爪座与卡爪转块上的孔联接在一起，用内六方扳手将定位轴的螺柱拧入卡爪座的螺孔内，待定位轴的轴肩部分压住卡爪转块的沉孔平面时，转动卡爪转块，使之只能够围绕定位轴中心灵活地转动，而不能沿垂直方向移动，此时定位轴的位置就认为是正确的了。

（5）利用自动线在同一工序内加工零件的端面和内孔，为了保证各部位加工余量均匀并能保证尺寸正确，需要固定零件的中心位置和轴向位置。垫铁是用来支撑工件端面（即定位零件轴向位置）的，因为三点可以确定一平面，所以使用了3块垫铁，在垫铁的下端设计有一个定位键，在安装时将键与卡盘体上的槽相配合，根据被加工零件内孔的大小调整垫铁与卡盘回转中心间的距离，使垫铁内圆弧与卡盘回转中心间的距离略大于被加工零件的内孔半径，避免在使用时刀具与垫铁发生碰撞，3块垫铁位置均调整好后，用螺钉9将垫铁固定在卡盘体上。

本自定位卡爪是按照自动线所配备的高精度动力中实卡盘的联系尺寸设计的，在使用其他型号卡盘时只需将相配合的键槽、牙型、联接孔等尺寸加以修改就可以了。在卡爪装配时要保证6个卡爪工作面距卡盘中心的距离一致，微调时所采取的手段是靠修研3个卡爪转块上6个安装卡脚槽的底面来保证，允差不超过0.08mm。要保证工件装夹时能够放平，3块垫铁的上面（B面）必须等高，要求在加工时1套3件统一磨削一致，考虑到在使用时为了夹持牢固，工件的被夹紧部分要尽可能地多一些，垫铁上面不能太高，应低于卡脚下面，这样就可以使整个卡脚夹紧面参与工作。垫铁上面（B面）不得低于卡爪座上面（A面），因为卡爪座径向尺寸范围比较大，当垫铁上面低于卡爪座上面时，工件定位面会直接放到卡爪座上，这时，工件的内孔不能够完全被加工。如图1中A—A剖视图所示，垫铁高度h为卡脚下面（D面）距离卡盘体上面（C面）的高度与卡爪座上面（A面）距卡盘上面（C面）的高度尺寸之和除以2，即工件的安装定位平面应在卡脚与卡爪座之间的空位中间部位。