卡盤(pán)平衡裝置的改進(jìn)與應(yīng)用*

胥巧玲

(天水星火機(jī)床有限責(zé)任公司，甘肅 天水 741024)

1 引言

卡盤(pán)是車(chē)床上用來(lái)夾持工件的機(jī)床附件。天水星火機(jī)床有限公司生產(chǎn)的卡盤(pán)直徑最小Φ650 mm，最大Φ3 800 mm。它們安裝在車(chē)床主軸上，通過(guò)卡爪徑向移動(dòng)將所加工的零件夾緊和定位在卡盤(pán)上，并隨主軸的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)?？ūP(pán)在持續(xù)周期性的外力作用下，如不平衡不對(duì)中，即質(zhì)量偏心產(chǎn)生離心力而引起工件振動(dòng)，不僅影響零件的加工質(zhì)量，且對(duì)主軸及軸承的使用壽命也有影響。因此為了提高零件的加工質(zhì)量，要求卡盤(pán)的質(zhì)量沿圓周均布，并在加工完卡盤(pán)后必須進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)［1］，以提高卡盤(pán)的工作精度。卡盤(pán)的靜平衡試驗(yàn)可在平衡支架上進(jìn)行。平衡支架如圖1所示。它是通過(guò)型材焊接而成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，經(jīng)濟(jì)性良好，可進(jìn)行大量推廣。

圖1 平衡支架示意圖

平衡卡盤(pán)是提高車(chē)床主軸旋轉(zhuǎn)精度最重要環(huán)節(jié)，在傳統(tǒng)的卡盤(pán)平衡中采用整體式平衡卡具。近幾年來(lái)隨著科技發(fā)展、社會(huì)需求的拉動(dòng)和技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)，我公司產(chǎn)品朝著高、大、精、尖方向發(fā)展的速度越來(lái)越快，產(chǎn)品品種多樣化，且以中、小批量生產(chǎn)為主。隨著這種趨勢(shì)的發(fā)展，使用專(zhuān)用卡具很容易造成積壓浪費(fèi)，而且產(chǎn)品的生產(chǎn)成本相應(yīng)增加。為了滿足新的生產(chǎn)特點(diǎn)的需要，我們必須盡可能的滿足卡盤(pán)靜平衡裝置的通用化程度，使其成為能夠重新組合且多次使用的可拆結(jié)構(gòu)的通用高效夾具。

2 卡盤(pán)平衡裝置的改進(jìn)

2.1 靜平衡原理

首先將卡盤(pán)與平衡裝置安裝好后放在平衡支架上，如圖2(a)所示，使其在平衡支架上根據(jù)卡盤(pán)的偏心量自由旋轉(zhuǎn)到一定位置停止，然后調(diào)整活動(dòng)尺，使其中心線通過(guò)豎直中心線兩旁的螺紋中心A、B后將活動(dòng)尺與豎尺緊固在一起，在卡盤(pán)上找兩尺中心線交點(diǎn)C對(duì)應(yīng)點(diǎn)做記號(hào)，并將螺孔、磁力表座吸附在卡盤(pán)上的C點(diǎn)逐漸對(duì)稱地將自制平衡塊加于磁力表座上，使卡盤(pán)體達(dá)靜平衡，然后取下磁力表座及自制平衡塊稱出重量GC。設(shè)加在A點(diǎn)的重量為GA，加在B點(diǎn)的整理為GB，則GA、GB可用下式計(jì)算:

選擇合適的配重塊及螺釘，配成GA、GB重量各一部分，然后將GA、GB的重量分別安在A、B兩點(diǎn)，裝完后按圖2(b)檢測(cè)殘余不平衡量，將卡盤(pán)體上做記號(hào)的C點(diǎn)轉(zhuǎn)至水平位置，待穩(wěn)定后再讓其自由轉(zhuǎn)動(dòng)，若轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖所示，則在D點(diǎn)(反之應(yīng)在E點(diǎn))掛上彈簧秤，待平衡后，讀出拉力值F，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，直到卡盤(pán)平衡為止。

圖2 卡盤(pán)靜平衡原理圖

2.2 卡盤(pán)平衡裝置改進(jìn)介紹

原平衡卡具的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其存在以下缺點(diǎn):

圖3 原靜平衡裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

(1)焊接結(jié)構(gòu)容易引起較大的殘余變形和焊接內(nèi)應(yīng)力。由于該結(jié)構(gòu)焊接采用局部加熱，經(jīng)焊接后，不可避免的在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生一定的焊接應(yīng)力和變形，從而影響結(jié)構(gòu)的承載能力、加工精度和尺寸的穩(wěn)定性。

(2)由于該公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)繁多，導(dǎo)致卡盤(pán)規(guī)格眾多。而該結(jié)構(gòu)僅局限于一種卡盤(pán)使用，不允許多次拆裝，不利于維修，不能滿足互換性要求。

故在改進(jìn)方案中，采取了可拆卸式結(jié)構(gòu)用鎖緊螺母聯(lián)接，對(duì)不同尺寸的卡盤(pán)，只需調(diào)整或更換個(gè)別的定位套或調(diào)整套，使卡具的組成原件及結(jié)構(gòu)能夠重復(fù)使用。有利于拆裝，也避免了焊件的缺陷。當(dāng)需新產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)制造卡具時(shí)，只需設(shè)計(jì)、制造可換的調(diào)整件即可，大大減少了卡具設(shè)計(jì)與制造的勞動(dòng)量，縮短了生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間［2］?？刹鹦妒狡胶饪ň呓Y(jié)構(gòu)圖如圖4所示。該卡具在公司機(jī)床產(chǎn)品卡盤(pán)的平衡中應(yīng)用廣泛，具有調(diào)整方便準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊，通用范圍大的優(yōu)點(diǎn)。

2.3 安裝調(diào)整

如圖4所示，首先將定位套3、5及調(diào)整套4安裝在芯軸1上，然后將調(diào)整套2、調(diào)整套6、鎖緊圓螺母7、向心軸承、彈簧擋圈依次安裝在芯軸上，用鎖緊圓螺母固定，預(yù)緊各件。將平衡軸支架安裝在卡盤(pán)體錐孔內(nèi)，通過(guò)錐面和螺釘11及螺母10緊固定位，調(diào)整好各件后鎖緊圓螺母。該裝置通過(guò)預(yù)緊后靠鎖緊圓螺母的調(diào)整來(lái)保證夾緊卡盤(pán)，因而有效地保證了卡盤(pán)在平衡過(guò)程中的平衡精度。

圖4 改進(jìn)后靜平衡裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3 卡盤(pán)平衡裝置的應(yīng)用

可拆卸式平衡裝置的設(shè)計(jì)改進(jìn)通過(guò)相關(guān)技術(shù)組認(rèn)可，并在公司CCK61630×200×160S等機(jī)床的卡盤(pán)平衡上得到成功應(yīng)用。該卡具在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不做大的改動(dòng)的前提下，在卡盤(pán)平衡中不受卡盤(pán)規(guī)格的限制，只需對(duì)原有平衡裝置進(jìn)行調(diào)整后，可以根據(jù)需求比較方便的進(jìn)行組合，擴(kuò)展了平衡卡具的通用化程度?？刹鹦妒狡胶庋b置通過(guò)對(duì)不同規(guī)格的卡盤(pán)平衡試驗(yàn)，不但達(dá)到了卡盤(pán)的精度要求及新的生產(chǎn)特點(diǎn)的需要，使用效果也十分理想。

4 結(jié)語(yǔ)

卡盤(pán)平衡裝置的應(yīng)用，改善了原有結(jié)構(gòu)只能供一種卡盤(pán)使用不能滿足互換性要求的缺點(diǎn)。只需調(diào)整或更換調(diào)整套，就能滿足不同直徑卡盤(pán)的平衡精度。大大減少了卡具設(shè)計(jì)與制造的工作量，縮短了生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本得以降低且緩解了工裝卡具的存放壓力。

［1］ 丁洪生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

［2］ 陳立德.工裝設(shè)計(jì)［M］.上海:上海交通大學(xué)出版社，1999.