不同的薄壁件加工，用什么卡盘最合适

夹具超人 · 发表于 2018-11-12 09:34:09

在对薄壁空心件进行车削时，装卡变形可能会造成所规定的公差范围超限并致使工件变成废品。因此，对卡盘的选择非常重要。平衡夹钳具有很大的优势，在对装卡点进行最佳的布置之后，工件的变形可以减小到原来变形量的10%，而卡盘的夹持力仍可保持不变。

在工件上对卡盘布置作标识

通常被夹紧的工件在车削加工之后，在设备上仍会呈现完好的圆形。薄壁工件在装卡之后，或多或少会呈现出非圆形状，通过测圆工具可以明显观测到。因此必须在工件上标识出卡盘的分布情况，以便可以识别夹持力是否引起了变形。

图1 对材料的自由夹持可以导致无规则的形状误差

图1和图2即通过简易的方式显示因车削加工造成圆度缺陷的各种原因。铸件应力消除时也可能会出现不规则的形状误差，这与带有局部材料聚积的特殊工件造型有着重要关联。对圆度误差与夹持位置的明确划归是无法做到的，对苛刻表面的试车削、松弛和精车削，或在加工之前对原料工件进行自由退火，将有助于提高工件的质量。

图2 通过卡盘夹持力的作用，而产生有规则的变形

在图2的例子中，工件很明显受到卡盘夹持力的作用而变形，其孔部在卡盘区域有些向内挤压。因此，该处在工件的松开和退出之后，会有过多的材料被磨削的情况。最简单的办法就是考虑降低夹持压力。对此，必须注意卡盘在此状况下是否还有足够的夹持力，因为磨光工序通常需要较高的切削速度和转速。在没有离心力平衡的条件下，夹持力容易下降到危险水平。

通过圆度测定反映误差

不仅这两种误差源相互之间的差异很明显，圆度测定也常常显示出介于两种情形之间的某种混合形状。它可以提供有关误差源原因的信息，以便采取补救措施。

图3 带有硬质卡钳的型强力卡盘

如果夹持力的降低没有带来令人满意的结果，则可以建议对所使用的卡盘进行分析。如灰口铸铁的外壳件等原料工件，往往采用硬质标准阶梯状卡盘进行夹持（图3）。其夹持面的卡齿在较长时间的使用之后，会自然磨损而逐渐变钝，夹持和紧固效果减弱，工件在加工过程中打滑或从卡盘脱出的危险性由此逐步增加。

图4 爪形卡盘（a）和扇形卡盘（b）

硬质阶梯式卡盘

新型卡盘由于其夹持效果好，所需的夹持力可以较低，因此工件的变形程度较小。带有锥角齿的爪形卡盘（图4）可以提供更高的安全性，这种卡盘可以紧紧抓住工件的表面，在与铺路砖一齿的阶梯卡盘具有同等夹持力的情况下，可以实现双倍的切削力。

摆爪式卡盘在夹持敏感的原料工件时具有特别的优势（图5），摆动桥把夹持力分配到双倍数量的夹持点上，每个夹持点都只承受一半的力，工件上各夹持点之间的弯曲弹性范围得以缩小。如果夹持点的分布达到最佳的程度（均匀地分布在圆周上），则工件的变形大约可以减小到原变形量的10%，而无需降低卡盘的夹持力。

图5 带有摆爪（b）的卡盘（a）

在已经车削完毕的工件直径上夹持的状况下，可以使用应用范围更加广泛的硬质卡盘（图6）。旋入的夹持直径在整个圆周上支撑工件，即使在较大的夹持力下工件也不会发生变形。这种卡盘可以由不同的厂商提供，属于特殊造型，可依据工件图纸进行最佳的设计和制造。

图6

针对大批量相同或类似工件的加工，可以采用特殊的夹持器械。尤其对于薄壁的环，使用带有6或12个直径为400~4000mm卡盘的机械传动式杠杆平衡卡盘，可以获得很好的效果（图7）。在各个卡盘之间形成一种夹持量和夹持力的均衡状态，因此，即使工件的圆周存在误差，工件也可以安全且无变形地被夹持住。此外，夹具还可以通过手动和自动被切换到一种纯中心夹持方式。

图7

夹持力轴向作用于支座

针对特别容易变形和不规则形状的工件，通常采用指形卡盘。在这种情况下，夹持力并非以径向方式作用，而是由指形卡盘轴向作用于所设定的对中点和支撑点（图8），工件的径向变形在最大程度上得以避免。在指形卡盘上，可以结合先前的对中卡盘和较小的夹持力以及强劲的轴向夹持。此外，还有很多的特殊卡盘不仅可以用于环形工件，同时也可以用于各种复杂形状的工件。

图8 对中指形卡盘

此类夹具大部分都是为特定形状的工件而设计的，这种卡盘要比批量加工的标准夹具价格高，但是可以极大提高加工质量和生产效率，在较短的时间内即可收回成本。

（来源夹具侠）