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目前在精密机床上一般使用的是以下两种具有柔性的精密卡盘。一种是液压卡盘，其缺点是在使用过程中，由于活动卡爪的磨损而降低定心精度，且卡盘尚需一液压马达作动力源，其整体结构庞大；另一种是薄膜卡盘，它不存在上述缺点并在一定程度上能满足其工作要求。
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由于薄膜卡盘在使用过程中能保持稳定的精度，不受操作者技术水平的影响，且可快速装夹和远距离控制，因此它在批量和自动生产系统更能发挥优越性。图1所示的薄膜盘，其关键零件是一个环形的薄膜盘，其厚度自外径向中心逐步增加，薄膜盘上固定有按圆周间隔为90°分布的四块带有燕尾槽的滑板，每块滑板上装有 一个可径向调整的刚性卡爪。径向调整卡爪的位置，便可夹紧不同直径的工件。薄膜盘外端面与联接器固接，此联接器又与活塞气缸联接为一体。
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图1 薄膜卡盘的结构 6 }2 L2 W" Q7 ~, K7 X+ {
薄膜卡盘的工作原理如图2。在外力P的作用下，卡盘的膜片产生弯曲并造成变形，使卡爪转动一个角度，这时，固定在卡爪中的夹紧螺钉与卡爪一起作径向移动，同时也转过相同的角度，因此各个卡爪止夹紧表面的初始直径B胀大并等于B+2C（图中虚线表示），其中C是每个夹紧螺钉的移动量，B应小于工件定位基准直径的最小值。当力P停止作用后，膜片、卡爪及夹紧螺钉一起企图恢复到原来自由位置，但由于工件直径大于B，所以膜片只能仍然处于变形状态下，夹紧工件的力即由此弹性变形而形成，这夹紧力的大小由变形量2C(工件直径与直径B之差)决定。2C值越大，夹紧工件的力也越大。薄膜卡盘既可以夹紧外表面，也可以夹紧内表面，在夹紧工件的内表面时，使膜片产生弯曲的力P与图示方向相反。 ' N) ^# X1 {& P, ]$ Y
图2
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在设计薄膜卡盘时，一定要考虑卡盘的夹紧力，如果夹紧力过大，则容易使工件产生过大变形，从而导致工件被释放后，被加工表面不圆。如果夹紧力太小会造成夹不紧工件，而使工件在加工过程中脱落，出现事故。 - |8 f, k$ S/ o7 Y9 ^. r
薄膜卡盘的两种应用一、最适合硬车、磨削、高精车的薄膜夹持技术快换卡爪 + |& O, M! g. C4 h8 r# L
简单的核心原理： 基于薄膜的弹性变形达到无滑动部件、无摩擦、离心力补偿。 % c) V: N5 Z. b8 ?- n0 u
图3 薄膜系统操作原理
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特点： 1.卡爪安装和定位时间短
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图4
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2.非常适合抓取式机床，径向进入的快换机构 5 z4 O: v3 ^2 Z7 t6 i& b8 C
图5
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3.介质输入：气检 + 气流/冷却液
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图6
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4.可完全互换的卡爪 图7 . m; |; I# s2 U" c4 S) j/ V: A5 s
任一套卡爪都能安装在任一卡盘上，并能保持较好的同心度
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二、用于硬车或磨削可夹持易变形的薄壁件的薄膜卡盘 ' P) |) A. Q4 ?$ y
工件的径向定心/夹紧使用带有快换卡爪系统，轴向夹紧使用带有轴向补偿的摆动-后压爪使用双活塞油缸驱动, 单独地驱动薄膜卡爪和轴向摆动-后压爪。 8 e# k- f. J0 E5 L/ r
图8 卡盘原理
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工作流程： 1.装载：定心爪松开，摆动-后压爪松开/向外转 : C$ l5 q. G5 o+ L: q! \
图9 装载 & L" ]! N, y+ D8 p0 k _# r
2.定心：定心爪夹紧 . Q$ s `5 P% W" q+ g( a, J
图10 定心
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3.夹紧：摆动-后压爪向内转+轴向压紧 6 c: |3 J% x% d" {
图11 夹紧
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4.加工：定心爪松开或夹紧 3 J- j% {' a' I; p, I
图12 加工
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特点： 1.安装调整时间短 + t3 G8 O, x4 M% J6 O
图13 ! c' R# U2 G4 n- ^. a
2.非常适合抓取式机床
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图14 9 g# u) s! g- Q% Q
3.也可以只用于径向夹紧 : U( Z( H! W$ s7 A
图15 7 Y0 M! q5 x' |5 ^7 x/ A& I- h
结 语由于弹性薄膜卡盘具有定心精度高、结构简单紧凑、工作平稳、夹紧方便等优点，因此在环形工件的精车、磨内外圆、齿轮精磨内孔等工序中日益得到广泛的应用。 M8 ?6 r: G( ~1 I2 J
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发表于 2022-11-19 10:02:16
