數(shù)控車床動力卡盤在線監(jiān)測方法

李文平

摘 要：動力卡盤的危險主要是在夾緊力不足時，夾持的工件從動力卡盤中飛出，造成事故。本文重點就動力卡盤的夾持狀態(tài)進行在線實時監(jiān)測，同時結合筆者工作就動力卡盤對加工精度的影響做了探討和分析。

關鍵詞：數(shù)控車床；動力卡盤；在線監(jiān)測；加工精度

1.數(shù)控車床

隨著科學技術和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對機械產(chǎn)品的質量和生產(chǎn)率提出越來越高的要求，迫切需要一種靈活的、通用的和能夠適應產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動化機床?！皵?shù)字控制機床”就是在這樣的背景下應運而生并不斷發(fā)展，它為單件、小批生產(chǎn)的精密零件提供了自動化加工手段。數(shù)控機床將加工過程所需的各種操作和步驟，以及刀具與工件之間的相對位移量都用數(shù)字化代碼來表示，通過控制介質將數(shù)字信息送入專用或通用計算機，對輸入的信息進行處理與運算，發(fā)出各種指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機床自動加工出所需要的工件。

2.動力卡盤在線監(jiān)測試驗

數(shù)控車床動力卡盤的動力源通常以液壓動力和電動動力為主要來源，以下內容將以液壓驅動卡盤運轉的方式進行分析。液壓動力卡盤通常由卡盤、液壓缸以及相連接的附件組成，通過液壓閥組將液壓油缸和液壓動力源連接實現(xiàn)卡盤在線實時監(jiān)測，回轉液壓缸的供油壓力由溢流閥調節(jié)（此溢流閥通常安裝在液壓源上），動力卡盤的夾緊和松開由電磁方向閥控制，供油壓力由壓力傳感器檢測，壓力傳感器和輸入推拉力傳感器的電信號經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡傳輸給計算機，計算機控制信號經(jīng)數(shù)模轉換后控制比例溢流閥。

回轉液壓缸分別輸出拉力和推力，驅動動力卡盤夾持工件外圓和內撐工件里孔。計算機輸出正弦信號，控制比例溢流閥輸出正弦變化的壓力信號，測力桿測得的推拉力變化與供油壓力變化吻合較好，拉壓力傳感器能準確地監(jiān)測動力卡盤的輸入推拉力的變化。拉壓力直接監(jiān)測同樣適用于監(jiān)測不帶液壓鎖的回轉液壓缸驅動的動力卡盤。

3.動力卡盤部件對加工精度影響

當下數(shù)控車床卡盤的安裝不只是改善卡盤連接附件的精度等級， 也要保證裝配工人的操作水平，保證裝配后的卡盤在使用過程中的精度，和加工零件所達到的產(chǎn)品質量。

數(shù)控車床主要針對兩種零件進行加工，短、長棒料工件及環(huán)形工件。工件的形狀誤差和位置誤差主要是由于卡盤夾持不精確引起的， 稱為卡盤的夾持精度。如果要對一些棒料工件進行加工，車床夾具應時刻保證工件軸線與車床主軸中心線重合， 這樣不會對工件的形位精度造成不利的影響。而環(huán)形工件的圓度誤差主要是由夾緊力引起工件變形造成的 ，動力卡盤本身很好的自定心性能， 其誤差主要是由內部元件的誤差及磨損、卡爪夾持表面的形狀誤差等因素造成的。形成圓柱件圓柱度誤差的一個重要原因是卡盤的夾持剛度低。圓柱件的圓度誤差則是由卡盤夾持剛度的方向性變化引起的。由動力卡盤精度分析及其精度檢驗可知，卡盤本身的制造及安裝誤差將給零件精度帶來很大影響。如何減小零/部件制造及安裝誤差成為卡盤設計時應重點考慮的問題。

3.1夾緊力損失

夾緊力損失是制約液壓動力卡盤轉速提高的關鍵因素。理想的液壓動力卡盤，在整個工作過程中夾緊力保持恒定不變。但由于卡爪受離心力作用，實際夾緊力隨轉速的增加而減小，離心力正比于轉速的二次方，高速旋轉時夾緊力損失非常嚴重。國外學者對楔式動力卡盤的動態(tài)夾緊力進行實驗研究，并利用建立的手動盤絲卡盤的夾緊力損失ΔF模型進行解釋：

3.2提高卡盤關鍵零/部件的精度

要想提高動力卡盤的運動精度，應適當提高卡盤關鍵零/部件的形狀精度和位置精度以及卡盤的幾何精度。對于動力卡盤，應保證傳動零件（主要包括滑軸）同軸度、三卡爪的同心度以及滑座與滑塊聯(lián)接的綜合誤差；動力卡盤卡體的端面跳動和徑向跳動公差；連接盤止口支承面的精度。

3.3減小傳動和嚙合間隙

從三爪自定心卡盤的結構上分析，它的各個部分幾乎都是間隙配合，比如卡爪的工字槽和卡盤殼體來回滑動，存在一定的間隙；弧形滑塊在盤體滑槽中需要轉動，存在間隙；卡盤緊固在法蘭盤上存在徑向竄量，這三種誤差合在一起形成積累誤差，集中反映在工件的徑向圓跳動上。隨著磨損的增加，各部位的間隙也明顯增加，這就是定心誤差變大的原因，應采取措施消除或補償存在的間隙。

4.結束語

數(shù)控機床的加工精度問題隨著機床的產(chǎn)生由來已久，而 動力卡盤的夾持精度對其有直接影響?，F(xiàn)有的動力卡盤在使用的情況下， 表現(xiàn)的主要問題一是夾緊力的丟失， 二是如何保持自身零部件在使用過程中的精度不變，針對以上兩個問題本文對回轉油缸驅動動力卡盤推、拉力的問題進行了分析和實驗證。為動力卡盤的可靠性和使用安全提供一定的參考，也為數(shù)控機床高速切削下的加工精度問題提供了解決途徑。同時針對卡盤自身在裝配和使用過程中存在的問題做了分析，為避免使用數(shù)控機床時零件受卡盤因素影響其質量度降到最低。

參考文獻：

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