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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。 / d6 x6 O2 x0 u: I9 H# y# B
图1 薄膜卡盘的结构 2 G# n$ W0 Z- d7 l
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。
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图2 # A+ G) I" D8 Z1 ?% `* ^
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。
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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 & H7 X( A* x( ]4 V0 m! ~
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。 ' {' x4 \1 p5 J: b2 M' |/ q- Q* j5 x
图3 薄膜系统操作原理 % X2 B& U ]' }% b8 f. Y
特点： 1.卡爪安装和定位时间短 * o" n* D A3 d( q: F% y1 k3 j
图4 * H5 n) {5 |% |3 D0 x, f. X
2.非常适合抓取式机床，径向进入的快换机构 4 n# R6 x' m/ n8 }2 T
图5
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3.介质输入：气检 + 气流/冷却液
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图6 ) t, p: F/ e3 c+ M3 B
4.可完全互换的卡爪 图7 + b9 l7 [3 v; A! q+ E; A
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 5 D, |) T/ C6 U/ X t
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。 - u" W( C; |; o1 X* z
图8 卡盘原理 8 T& s# Q7 v5 \' M7 a
工作流程： 1.装载：定心爪松开，摆动-后压爪松开/向外转 $ g4 D# `2 Z7 u
图9 装载
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2.定心：定心爪夹紧 - S" [3 w$ b: W; Z5 _) B: p$ `7 \
图10 定心
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3.夹紧：摆动-后压爪向内转+轴向压紧
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图11 夹紧 8 O3 C8 l' E9 |. Q7 K( f
4.加工：定心爪松开或夹紧 ; P- [+ a. v- o' h+ f
图12 加工
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特点： 1.安装调整时间短 4 ?( C; ]9 J9 d+ k& I% X% K: v* X
图13
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2.非常适合抓取式机床
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图14 & u8 }% y) U, k- z ~# l; ^7 p
3.也可以只用于径向夹紧
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图15
( o0 ?0 T4 J3 {% h& |: b. \
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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发表于 2022-11-19 10:02:16
