重型卧式车床卡盘与主轴联接结构分析

摘 要 文章对重型卧式车床卡盘与主轴加工中存在的问题进行了阐述，分别从不同的角度就重型卧式车床卡盘与主轴联接结构进行了分析和研究，并结合实际工作给出了一些建议和意见。

关键词 重型卧式车床；卡盘与主轴；联接结构

中图分类号：TG51 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）032-041-02

车床卡盘作为机床的重要组成部分，随着机床技术的改良和更新，卡盘和主轴之间联接结构也朝着积极的方向向前发展。卡盘的性能如果同其与主轴的联接结构息息相关，现今大多数车床上卡盘和主轴的联接有多种，以短锥面、长锥面以及圆柱面等为主要联接结构方式。对于短锥面联接方式来说，其装配工艺方面表现良好，但是其因为接触面积较小，直接导致其再承载的能力上表现较差，因此小型盘类的轻型机床上应用比较适合；对于长锥面联接方式来说，因为其联接的接触面积较大，相对来说承载能力表现良好，通常在重型卧式车床中使用较多。但是其对精度的要求非常高，对于能力不足的小型加工企业来说，使用起来难度较大；对于圆柱面连接方式来说，通常采用过盈配合的方式，再装配工艺上表现较差，无论是安装还是拆卸都不方便。

1 重型卧式车床卡盘概述

通常在重型卧式车床中卡盘和主轴的联接多采用短锥柄法兰盘的形式。这种联接结构不仅使卡盘顶尖和主轴之间的联接刚度得到了很大的提高，从而使整个卡盘和主轴间联接的刚度有所提高。同时因为卡盘厚度的增大，卡盘本身的刚度也有了明显的提高。在重型卧式车床卡盘上使用的主卡爪有四套，而且使用进口机械增力丝杠的双向作用，使零件的安装效率得到明显的提高，因为操作夹紧的减轻，也使操作工人的工作压力和工作强度得到有效的减轻。再车床卡盘上的副卡爪部分增设了手动移动装置，此装置的配置再卡爪移动方面发挥了很大的作用，使其移动起来更加的快速方便。

在重型车床中，卡盘结构由以下几个主要部分组成：卡盘主体、爪四套、副卡爪四套、卡爪移动装置、短锥柄法兰盘顶尖和配重体等。在主卡爪的夹紧方式上使用进口的双向增力丝杠进行零件的双向夹紧增力。此种丝杠夹紧具有力矩小、夹紧力大的优势，而且可以夹紧力还可以定量进行调节。再四套主卡爪的安装上，对主机的拐挡差要注意全面进行测量，保证拐挡差达到要求的标准，以保证主机的正常稳定的运转。对飞轮转动进行阻力检查，确保轴线的一致性。在进行车床的试车工作前要进行必要的安全检查，如螺丝的保险和预紧力等等，以避免运行中有脱节故障产生。各方面都达到标准后，方可进行试车。

2 卡盘与主轴加工中存在的问题

在重型卧式车床中卡盘和主轴的联接采用长锥面的形式，但是此种形式对于卡盘来说，在尺寸和重量方面都很大，因为设备的限制需要，在实际的运行中通常要采取必要的措施。可对卡盘的内锥孔优先进行加工，再根据内锥孔的尺寸进行主轴锥面的加工。但是对于重型车床的卡盘内锥孔的加工，因为机械加工的限制，只能靠人工来进行加工完成。要保证符合接触的要求，进而保证卡盘和主轴的联接和工艺要求。如果机床进行装卡工件的时候采用非顶卡的方式，在接触不严的情况下，很容易使卡盘产生下沉的现象，对机床的加工精度产生严重的影响，也对机床的安全造成负面的影响。

3 解决对策分析

根据以上分析，本文针对卡盘和主轴联接中容易出现加工力不足、装配复杂等问题，在卡盘和主轴联接结构上研究探讨一种可行性、可靠性高的形式。在主轴和卡盘的联接上添加一层锥套来过渡，实现卡盘的加工和装配的优化。

3.1 具体方法

第一步先改卡盘的内锥孔成圆柱孔，直径在原有的基础上再加大55 mm左右的长度。再卡盘和主轴的联接面上添加一层台面起到二层定位的作用。二层定位台面的要大于卡盘的圆柱内孔约20 mm，且深度约35 mm。因为卡盘内孔为圆柱孔，使卡盘母机的适用范围扩大，在加工工艺上实现了简单化。第二步进行锥套的设计，卡盘内的圆柱孔和锥套的配合的间隙要设计在0.1 mm的范围之内，过大的间隙会带来负面的影响。以锥孔为锥套内孔使用专用的工艺装配方法，以保证内外圆同心度的误差减小到最低。锥套的直径要小于主轴直径，控制在标准范围之内。对于调整垫，要注意其厚度要留出一定的调整量，以便于再运行时进行必要的调整。调整垫和卡盘内孔、锥套外圆的联接都以间隙配合的形式，同时对间隙范围要进行控制，以保证各工件间的良好配合运行。

3.2 装配安装

在进行装配安装时，首先要对调整垫和锥套进行安装。把卡盘平放，将调整垫和锥套先后放在卡盘孔中同时进行标记；将主轴装在锥套孔内，对于卡盘和主轴的联接断面的配合间隙的对称点进行测量，选择合适的调整垫数量，然后进行适当的调整。调整完毕后，按照事先的标记将锥套和调整垫先后安装再卡盘上。对于卡盘和主轴的联接安装，先计算每个螺钉的拧合力矩，但是再实际操作中，真正的拧合力矩要稍大一些为宜。对于锥孔的加工，锥套的锥孔和锥面的锥孔在加工程序上是相同的，对于形状和接触要求满足四分之三就达到要求。对于初期的加工，可对接触情况进行抽检，以保证接触效果的理想。

3.3 相关计算

锥套直接的增加可对配合的间隙进行削减和消除，计算轴套的压力公式如下：

施加在轴套上以产生公式（1）计算压力所需的轴向力（FZ ）：

在进行卡盘的试装时，对于联接端面的联接间隙Y来间隙调整垫调整量σ的确定。

在进行装配联接时，对于螺钉的轴向力的分配要均匀，对螺钉的拧合力矩进行准确的计算。

对于此种联接结构，再加工工艺上更加简单优化，同时锥套较小的尺寸也是加工更加方便操作，因为省去了人工刮研的操作，工人的工作量得到有效的减少。而且安装方便，调配简单。

随着加工制造业的飞速发展，对于零件的装配要求也再不断的提高，在工工艺方面也有了长足的进步。本文采用的一卡一托的联接结构在目前卧式车床中应用广泛，对卡盘和主轴的接触和配合方面有很好的优势，具有较强的可靠性和稳定性。

参考文献

[1]张宜.重型卧式车床卡盘结构的组成[J].科技传播，2012.

[2]裴有柱.车床配置卡盘与知识[J].科技与企业，2010.