薄膜卡盘的两种应用案例_8
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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。

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。

薄膜卡盘的两种应用案例

图1 薄膜卡盘的结构

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。

薄膜卡盘的两种应用案例

图2

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。

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

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。

薄膜卡盘的两种应用案例

图3 薄膜系统操作原理

特点:

1.卡爪安装和定位时间短

薄膜卡盘的两种应用案例

图4

2.非常适合抓取式机床,径向进入的快换机构

薄膜卡盘的两种应用案例

图5

3.介质输入:气检 + 气流/冷却液

薄膜卡盘的两种应用案例

图6

4.可完全互换的卡爪

薄膜卡盘的两种应用案例

图7

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

二、用于硬车或磨削可夹持易变形的薄壁件的薄膜卡盘

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。

薄膜卡盘的两种应用案例

图8 卡盘原理

工作流程:

1.装载:定心爪松开,摆动-后压爪松开/向外转

薄膜卡盘的两种应用案例

图9 装载

2.定心:定心爪夹紧

薄膜卡盘的两种应用案例

图10 定心

3.夹紧:摆动-后压爪向内转+轴向压紧

薄膜卡盘的两种应用案例

图11 夹紧

4.加工:定心爪松开或夹紧

薄膜卡盘的两种应用案例

图12 加工

特点:

1.安装调整时间短

薄膜卡盘的两种应用案例

图13

2.非常适合抓取式机床

薄膜卡盘的两种应用案例

图14

3.也可以只用于径向夹紧

薄膜卡盘的两种应用案例

图15

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。

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