Elemantary Introduction About Selection for
Abstract: This paper introduces the holding firtures of
Key words:
摘 要：本文(wén)介紹了德(dé)國(guó)卡盤的接口型式，舉例分(fēn)析了德(dé)國(guó)卡盤的結構和性能(néng)特點，簡單介紹了德(dé)國(guó)卡盤的選型。
關鍵詞：德(dé)國(guó)卡盤 選型 車(chē)床
1 引言
近年來，許多(duō)德(dé)國(guó)的先進機械産(chǎn)品進入中(zhōng)國(guó)市場。了解這些産(chǎn)品的結構和性能(néng)特點，掌握正确的選型方法，可(kě)以使用(yòng)戶買到滿足自己的要求、性能(néng)價格比好的産(chǎn)品。本文(wén)介紹了德(dé)國(guó)卡盤的接口型式，舉例分(fēn)析了德(dé)國(guó)卡盤的結構和性能(néng)特點，期望能(néng)對用(yòng)戶在選購(gòu)德(dé)國(guó)卡盤時有(yǒu)所幫助。
2 德(dé)國(guó)卡盤的接口型式
2.1 德(dé)國(guó)車(chē)床的主軸接口型式［1］［2］［3］
德(dé)國(guó)的車(chē)床主軸與卡盤的接口部位（即主軸接口）的尺寸有(yǒu)三個德(dé)國(guó)工(gōng)業标準規定：DIN55026(老标準DIN55021)、DIN55027(老标準DIN55022)和DIN55029。這三個标準中(zhōng)的主軸接口都是采用(yòng)1∶4的圓錐面定位，但在卡盤的緊固方式上有(yǒu)所不同。德(dé)國(guó)車(chē)床主軸的尺寸系列分(fēn)為(wèi)9種大小(xiǎo)，并以數字3、4、5、6、8、11、15、20、28表示。
DIN55026标準中(zhōng)的車(chē)床主軸配符合标準DIN55028的A型和B型接口的卡盤。這兩種接口型式的卡盤不經常拆卸。根據車(chē)床主軸上固定卡盤的螺孔位置不同車(chē)床主軸接口分(fēn)為(wèi)A型和B型，A型的螺孔在車(chē)床主軸法蘭上，B型在車(chē)床主軸法蘭和端面上都有(yǒu)螺孔。卡盤從前面用(yòng)内六角圓柱頭螺釘固定到車(chē)床主軸上。
DIN55027标準中(zhōng)的車(chē)床主軸配符合标準DIN55028的C型接口的卡盤，通過若幹個插銷螺栓和一個卡口墊從卡盤後部将卡盤固定在車(chē)床主軸上。這種連接方式的卡盤方便于經常更換，實現快速連接。
标準DIN55029規定了凸輪鎖緊型車(chē)床主軸和相配的卡盤接口尺寸。主軸和卡盤由若幹個裝(zhuāng)在卡盤後面的拉杆通過凸輪鎖緊實現連接。
2.2 德(dé)國(guó)卡盤的接口型式［3］［4］
德(dé)國(guó)卡盤的接口型式有(yǒu)圓柱面定心接口和1∶4的圓錐面定心接口。與車(chē)床主軸接口型式相對應，卡盤的1∶4的圓錐面定心接口有(yǒu)四種型式：标準DIN55028中(zhōng)規定的A型、B型和C型接口，标準DIN55029中(zhōng)規定的卡盤接口。
在卡盤接口标準DIN55028中(zhōng)：A型卡盤接口配符合标準DIN55026的A型或B型車(chē)床主軸；B型卡盤接口配符合标準DIN55026的B型車(chē)床主軸；C型卡盤接口配符合标準DIN55027的車(chē)床主軸。
符合标準DIN55029的卡盤接口配符合标準DIN55029的車(chē)床主軸。
圓柱面定心接口的卡盤通過中(zhōng)間(過渡)法蘭可(kě)以配1∶4的圓錐面定心接口的車(chē)床主軸。關于中(zhōng)間(過渡)法蘭有(yǒu)德(dé)國(guó)工(gōng)業标準DIN6352［5］。
符合标準DIN55027和DIN55029的車(chē)床主軸通常配手動卡盤，動力卡盤一般配符合标準DIN55026的車(chē)床主軸。
關于車(chē)床主軸和卡盤接口的德(dé)國(guó)工(gōng)業标準DIN55026、DIN55027、DIN55028、DIN55029采用(yòng)了國(guó)際标準ISO702/Ⅰ～702/Ⅲ-1975，隻在幾處做了調整。
我國(guó)關于車(chē)床主軸和卡盤接口有(yǒu)國(guó)家标準GB/T 5900.1～5900.3-1997《車(chē)床 法蘭式主軸端部與花(huā)盤 互換性尺寸》，該标準等效采用(yòng)了國(guó)際标準ISO702/Ⅰ～702/Ⅲ-1975，隻有(yǒu)幾處做了調整［6］。
表1列出了德(dé)國(guó)工(gōng)業标準(DIN)、中(zhōng)國(guó)國(guó)家标準(GB)和國(guó)際标準(ISO)關于車(chē)床主軸和卡盤接口型式的對照。
表1 車(chē)床主軸和卡盤接口型式對照表
德(dé)國(guó)工(gōng)業标準（DIN） | 中(zhōng)國(guó)國(guó)家标準（GB） | 國(guó)際标準（ISO） | |
車(chē)床主軸 | 卡盤 | 車(chē)床主軸和卡盤 | 車(chē)床主軸和卡盤 |
DIN55026 A型 | DIN55028 A型 | GB/T 5900.1-1997 A2型 | ISO 702/Ⅰ-1975 |
DIN55026 B型 | DIN55028 A型或B型 | GB/T 5900.1-1997 A1型 | ISO 702/Ⅰ-1975 |
DIN55027 | DIN55028 C型 | GB/T 5900.3-1997卡口型 | ISO 702/Ⅲ-1975 |
DIN55029 | DIN55029 | GB/T 5900.2-1997凸輪鎖緊型 | ISO 702/Ⅱ-1975 |
3 德(dé)國(guó)卡盤的選型
卡盤選型時，首先要使選擇的卡盤能(néng)滿足自己的使用(yòng)要求，這包括：卡盤能(néng)夾持的工(gōng)件直徑範圍、允許的最高轉速、工(gōng)作(zuò)轉速下的夾持力、精(jīng)度、每隻卡爪的運動行程、使用(yòng)壽命等。這又(yòu)涉及到卡盤的結構和卡爪的選擇；同時，要根據車(chē)床主軸的接口型式選擇卡盤的接口型式，若卡盤接口不能(néng)直接和車(chē)床主軸相配，可(kě)以在二者之間加中(zhōng)間(過渡)法蘭；另外，還要考慮卡盤的價格，選擇性能(néng)價格比好的卡盤。下面以德(dé)國(guó)某公(gōng)司的卡盤為(wèi)例［7］，淺述德(dé)國(guó)卡盤的選型。
3.1 手動卡盤和氣動卡盤的選擇
在普通車(chē)床和需要手動夾緊的車(chē)床上選擇手動卡盤。德(dé)國(guó)手動卡盤，如ROTA-SPlus、ROTA-G系列卡盤，采用(yòng)了斜齒條滑塊機構，與盤絲卡盤相比，這類卡盤具(jù)有(yǒu)更高的夾持回轉精(jīng)度和重複裝(zhuāng)夾精(jīng)度，驅動機構使用(yòng)磨損極小(xiǎo)，夾緊力更大，尤其是在高速下仍能(néng)保持很(hěn)大的夾緊力。這類卡盤還具(jù)有(yǒu)卡爪快換功能(néng)。
在普通車(chē)床和沒有(yǒu)液壓回轉油缸的車(chē)床上，若要求實現自動裝(zhuāng)夾工(gōng)件，可(kě)以選擇氣動卡盤。例如TP、TB系列氣動卡盤。這類卡盤為(wèi)氣動楔式動力卡盤，自帶回轉氣缸，隻要有(yǒu)6bar的壓縮空氣氣源，配以簡單的氣動控制回路，就可(kě)以實現工(gōng)件的自動裝(zhuāng)夾。同時，TB系列卡盤具(jù)有(yǒu)特别大的通孔直徑，尤其适合于大直徑長(cháng)管材的加工(gōng)，例如在大直徑長(cháng)管件加工(gōng)的專用(yòng)車(chē)床上使用(yòng)了這類氣動卡盤。TB系列氣動卡盤最大外徑為(wèi)Φ1000mm，最大中(zhōng)孔直徑為(wèi)Φ534mm。
當卡盤外徑相同時，一般斜齒條滑塊式手動卡盤的價格低于氣動卡盤的價格。
3.2 （液壓）動力卡盤的選擇
在CNC車(chē)床和自動車(chē)床上通常使用(yòng)（液壓）動力卡盤，(液壓)動力卡盤需要與液壓回轉油缸配套使用(yòng)，液壓回轉油缸有(yǒu)通孔回轉油缸和非通孔回轉油缸兩類。
（液壓）動力卡盤的結構有(yǒu)楔式和斜齒條滑塊式，楔式卡盤又(yòu)有(yǒu)普通楔式卡盤和帶離心力平衡裝(zhuāng)置的楔式卡盤。
普通楔式卡盤通過楔槽機構将卡盤活塞的軸向運動轉換成卡爪的徑向移動，這類卡盤結構簡單，但在高速時由于卡爪的離心力作(zuò)用(yòng)，夾持力喪失較多(duō)。為(wèi)了彌補這類卡盤高速性能(néng)的不足，在楔式卡盤中(zhōng)加入離心力平衡裝(zhuāng)置，使卡盤在高速時仍有(yǒu)較大的夾持力，提高卡盤的允許工(gōng)作(zuò)轉速，這就是帶離心力平衡裝(zhuāng)置的楔式卡盤。楔式卡盤通過采用(yòng)活塞雙導向結構，可(kě)以使卡盤夾持精(jīng)度提高，例如ROTA NC(普通楔式卡盤)、ROTA NCF(帶離心力平衡裝(zhuāng)置的楔式卡盤)型卡盤均采用(yòng)活塞雙導向結構，它們的徑向和端面回轉精(jīng)度均高于德(dé)國(guó)工(gōng)業标準(DIN)規定的2倍。
斜齒條滑塊式動力卡盤先通過楔槽機構将卡盤活塞的軸向移動轉換成三個滑塊在其滑槽内的移動，這三個滑塊的頂部帶有(yǒu)斜齒，和卡爪底部的齒構成斜面齧合關系，通過滑塊的移動再帶動卡爪徑向移動從而夾緊工(gōng)件。由于滑塊的移動方向基本上垂直于卡爪的離心力方向，卡盤的夾持力受離心力的影響很(hěn)小(xiǎo)。因此，這種結構的卡盤具(jù)有(yǒu)很(hěn)好的高速性能(néng)。此外，這類卡盤還有(yǒu)夾持力大、夾持精(jīng)度高、機構磨損小(xiǎo)的特點。例如ROTA NCD型卡盤。斜齒條滑塊式卡盤ROTA NCW、ROTA THW還具(jù)有(yǒu)卡爪快換功能(néng)。
在上述三種（液壓）動力卡盤中(zhōng)，普通楔式卡盤結構簡單，價格最便宜，但允許的最高轉速沒有(yǒu)其它二種卡盤高，高速性能(néng)也相對差一些；帶離心力平衡裝(zhuāng)置的楔式卡盤的高速性能(néng)很(hěn)好，夾持力随轉速提高的變化很(hěn)小(xiǎo)。斜齒條滑塊式卡盤也具(jù)有(yǒu)很(hěn)好的高速性能(néng)，但由于這兩種卡盤的結構複雜，它們的價格也相對較高，而這兩種卡盤自己相比，它們的價格相差不多(duō)。以外徑為(wèi)250mm的（液壓）動力卡盤為(wèi)例，表2列出了不同結構的卡盤的技(jì )術數據，來比較這些卡盤的高速性能(néng)。
表2 Φ250mm（液壓）動力卡盤的技(jì )術數據
型 号 | 最大驅動力 KN | 最大夾緊力 KN | 允許的最高轉速 轉/min | 4000轉/min時的夾緊力 KN | 最高轉速時的夾緊力 KN |
普通楔式 | 57 | 137.5 | 4000 | 75 | 75 (4000轉/min) |
離心力平衡、楔式 | 57 | 137.5 | 4500 | 114 | 110 (4500轉/min) |
斜齒條滑塊式 | 70 | 160 | 5000 | 95 | 57 (5000轉/min) |
因此，在上述三種結構的（液壓）動力卡盤中(zhōng)，如果它們的高速性能(néng)都能(néng)滿足用(yòng)戶的使用(yòng)要求，可(kě)以首選普通楔式卡盤。但若用(yòng)戶對高速性能(néng)要求很(hěn)高或者有(yǒu)充足的資金，則可(kě)以選擇另外兩種高品質(zhì)的（液壓）動力卡盤。
3.3 卡爪的選擇
卡爪是卡盤上直接夾持工(gōng)件的部分(fēn)，不同的加工(gōng)工(gōng)序、不同的加工(gōng)對象需要用(yòng)不同的卡爪來夾緊工(gōng)件。
整體(tǐ)爪可(kě)以被直接裝(zhuāng)入卡盤的卡爪槽内并夾緊工(gōng)件，整體(tǐ)爪有(yǒu)硬爪和軟爪兩種；分(fēn)體(tǐ)爪由滑座和爪子組成，滑座裝(zhuāng)在卡盤的卡爪槽内，在滑座上可(kě)以安(ān)裝(zhuāng)各種不同的爪子以滿足不同加工(gōng)情況的需要，滑座一般由高強度滲碳鋼經磨削加工(gōng)制成，爪子也有(yǒu)硬爪和軟爪兩種。硬爪通常用(yòng)于工(gōng)件的初次夾緊，夾緊面上的齒可(kě)以輕度地嵌入工(gōng)件表面；軟爪的材料未經硬化處理(lǐ)，使用(yòng)者可(kě)以根據具(jù)體(tǐ)情況将軟爪的夾緊面加工(gōng)成所需的形狀，用(yòng)軟爪夾緊工(gōng)件可(kě)以避免損傷工(gōng)件表面。
嵌入爪常用(yòng)于大進刀(dāo)量的粗切削加工(gōng)，它的夾緊面帶有(yǒu)堅硬的齒，可(kě)以較深地嵌入被夾持工(gōng)件的表面，從而傳遞較大的扭矩。嵌入爪有(yǒu)整體(tǐ)爪，也有(yǒu)分(fēn)體(tǐ)爪。
扇形卡爪具(jù)有(yǒu)較大的周向夾緊面，用(yòng)于夾持較易變形的工(gōng)件；自适應卡爪可(kě)以在一個小(xiǎo)範圍内擺動，以自動适應工(gōng)件的外形；塑料爪由特種工(gōng)程塑料制成，用(yòng)于夾持加工(gōng)過的表面或軟材料的表面；特種卡爪是為(wèi)了夾持特殊形狀的工(gōng)件而設計、制造的專用(yòng)卡爪。
德(dé)國(guó)卡盤上一般都配有(yǒu)分(fēn)體(tǐ)爪的滑座，用(yòng)戶要根據需要選擇并購(gòu)買爪子。在德(dé)國(guó)卡盤樣本上一般都列出了與卡盤配套的卡爪類型和夾持直徑範圍，供用(yòng)戶選擇時參考。對于軟、硬爪都需要的用(yòng)戶，選擇分(fēn)體(tǐ)爪比較合适。
4 結束語
先進的金屬切削加工(gōng)機床為(wèi)機械制造業提供了高效的加工(gōng)手段，但要充分(fēn)發揮金屬切削加工(gōng)機床的加工(gōng)能(néng)力，還要充分(fēn)重視機床附件的正确選擇和應用(yòng)。車(chē)床卡盤是連接車(chē)床主軸和工(gōng)件的關鍵環節，它直接影響到加工(gōng)精(jīng)度和加工(gōng)效率。德(dé)國(guó)卡盤代表了當前國(guó)際金屬切削加工(gōng)領域中(zhōng)工(gōng)件夾持技(jì )術的先進水平，引進、使用(yòng)德(dé)國(guó)卡盤也會使我國(guó)機械制造業的水平得到提高。
參考文(wén)獻
［1］ DIN55026 Werkzeugmaschinen; Spindelköpfe mit Zentrierkegel und Flansch; Maβe.1980
［2］ DIN55027 Werkzeugmaschinen;Spindelköpfe mit Zentrierkegel,Flansch und Bajonettschei
-benbefestigung, Zubehör; Maβe.1980
［3］ DIN55029 Werkzeugmaschinen; Spindelköpfe und Futterflansche mit Zentrierkegel; Camlock-Ausführung,Zubehör; Maβe.1980
［4］ DIN55028 Werkzeugmaschinen;Aufnahmen für Spannzeuge, Anschluβmaβe für Spindelköpfe nach DIN55026 und DIN55027.1980
［5］ DIN6352 Blatt 1 Futterflansche mit Zentrierkegel 1∶4; Grundflansche.1968
［6］ GB/T 5900.1～5900.3-1997《車(chē)床 主軸端部與花(huā)盤 互換性尺寸》
時間（2010-7-23） 來源：http://www.gcity.com.cn 編輯： 浏覽（3840）
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