之前看到一个德国手动卡盘，一直没看明白原理。今儿找到了，也看明白了，故而转此文与社友共赏之9 a! Y- {8 Z* ^, M7 J
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摘要：斜齿滑块式手动卡盘是一种高性能的卡盘，可以满足高转速和高精度的要求。本文分析了这种卡盘的结构特点和性能，介绍了手动卡盘的接口型式。 9 h. J0 N" E. ?8 k5 p9 E
关键词：手动卡盘 斜齿滑块 车床
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1 引言 : o% {; D6 w8 _: r% [( Z
在普通车床和经济型数控车床上，通常使用手动卡盘。国内的手动卡盘通常为盘丝型卡盘。近年来，随着车床主轴转速的不断提高，盘丝型卡盘由于本身结构的原因，往往不能够满足转速和精度的要求。这时就需要使用能满足高转速和高精度要求的斜齿滑块式手动卡盘。德国某公司生产的ROTA-SPlus、ROTA-G系列卡盘就是高性能的斜齿滑块式手动卡盘。 ( _3 S0 Z- m& n& ~
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2 斜齿滑块式手动卡盘的结构特点
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2.1 斜齿滑块式手动卡盘的结构 7 g* [8 c6 U1 Z
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图1是斜齿滑块式手动卡盘的结构剖视图。
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图1 斜齿滑块式手动卡盘的结构剖视图斜齿滑块式手动卡盘上卡爪的驱动过程为：用卡盘钥匙转动丝杆，丝杆带动滑块1在滑槽内移动，该滑块又通过同步盘带动另外两个滑块移动，保持三个滑块同步。
图2 卡盘的同步驱动机构
图3 滑块和卡爪的斜齿啮合图2为斜齿滑块式手动卡盘的同步驱动机构。三个滑块的顶部带有斜齿，和卡爪底部的斜齿构成斜面啮合关系（图3）；在卡盘盘体上有三个均匀布置的滑槽，滑槽的方向与径向垂直；当三个滑块在滑槽内移动时，通过滑块顶部和卡爪底部斜齿的啮合将滑块的运动转换成卡爪的径向移动,夹紧或松开工件。 # }9 E- L5 M. Y: s. @( A
ROTA系列斜齿滑块式手动卡盘设有卡爪快换机构，当按下位于卡盘侧面的按钮时，可将卡爪抽出，一分钟之内可以更换所有卡爪，数秒钟就能改变夹持直径。ROTA系列手动卡盘中还设有多种保险机构，以防止误操作产生的危害。
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2.2 盘丝型手动卡盘的结构
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图4为盘丝型手动卡盘的结构简图。当用卡盘钥匙转动三个驱动小伞齿轮之一时，与小伞齿轮啮合的大伞齿轮随之转动，大伞齿轮的背面是平面螺纹（等进螺纹线），与平面螺纹相啮合的三个卡爪随着平面螺纹的转动而同时向心或离心移动，实现工件的夹紧或松开。
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图4 盘丝型卡盘的结构简图2.3 斜齿滑块式手动卡盘和盘丝型手动卡盘的比较 ! j a1 ]% v4 a, q* `( C! `
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与盘丝型手动卡盘相比，斜齿滑块式手动卡盘有许多优点。表1列出了两者的比较。
斜齿滑块式手动卡盘的滑块移动方向垂直于卡爪的离心力方向，滑块顶部的斜齿和卡爪底部的斜齿啮合时为面接触，因而卡盘的夹持力大，夹持力受离心力的影响很小，可以用于高工作转速的场合。表2是ROTA-SPlus系列卡盘的性能参数。
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在车削加工中，卡盘的重复夹紧精度很重要，由于斜齿滑块式手动卡盘的滑块与卡爪之间的啮合为面接触，重复夹紧精度高，可以达到0.01～0.02mm；耐磨损，夹紧精度可以长期保持。如果对卡爪进行配车或配磨，可以使夹持精度进一步提高。图5是ROTA系列手动卡盘径向跳动和端面跳动的测量示意图，表3为ROTA-SPlus系列卡盘径向跳动和端面跳动的最大容许值。卡盘的实际精度一般都优于表3中的精度指标。
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图5 ROTA系列手动卡盘径向跳动和端面跳动测量示意图
卡盘接口是指卡盘与车床主轴的连接部位。德国手动卡盘的接口型式有：圆柱面定心接口和1∶4的圆锥面定心接口。
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ROTA-SPlus系列卡盘的圆柱面定心接口的尺寸见表4，圆柱面定心接口的卡盘通过中间过渡法兰也可以配1∶4的圆锥面定心接口的车床主轴；手动卡盘的1∶4圆锥面定心接口有：符合德国工业标准DIN55028的A型、C型和符合DIN55029的卡盘接口。分别配装于符合DIN55026的A型、符合DIN55027和DIN55029的车床主轴。中国国家标准中相对应的是：GB/T5900.1－1997 A2型、GB/T5900.3－1997卡口型和GB/T5900.2－1997凸轮锁紧型卡盘和车床主轴接口。
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摘要：斜齿滑块式手动卡盘是一种高性能的卡盘，可以满足高转速和高精度的要求。本文分析了这种卡盘的结构特点和性能，介绍了手动卡盘的接口型式。 9 h. J0 N" E. ?8 k5 p9 E
关键词：手动卡盘 斜齿滑块 车床
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1 引言 : o% {; D6 w8 _: r% [( Z
在普通车床和经济型数控车床上，通常使用手动卡盘。国内的手动卡盘通常为盘丝型卡盘。近年来，随着车床主轴转速的不断提高，盘丝型卡盘由于本身结构的原因，往往不能够满足转速和精度的要求。这时就需要使用能满足高转速和高精度要求的斜齿滑块式手动卡盘。德国某公司生产的ROTA-SPlus、ROTA-G系列卡盘就是高性能的斜齿滑块式手动卡盘。 ( _3 S0 Z- m& n& ~
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2 斜齿滑块式手动卡盘的结构特点
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2.1 斜齿滑块式手动卡盘的结构 7 g* [8 c6 U1 Z
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图1是斜齿滑块式手动卡盘的结构剖视图。
! w Q- b: I3 ?3 l" U图1 斜齿滑块式手动卡盘的结构剖视图
图2 卡盘的同步驱动机构
图3 滑块和卡爪的斜齿啮合
ROTA系列斜齿滑块式手动卡盘设有卡爪快换机构，当按下位于卡盘侧面的按钮时，可将卡爪抽出，一分钟之内可以更换所有卡爪，数秒钟就能改变夹持直径。ROTA系列手动卡盘中还设有多种保险机构，以防止误操作产生的危害。
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2.2 盘丝型手动卡盘的结构
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图4为盘丝型手动卡盘的结构简图。当用卡盘钥匙转动三个驱动小伞齿轮之一时，与小伞齿轮啮合的大伞齿轮随之转动，大伞齿轮的背面是平面螺纹（等进螺纹线），与平面螺纹相啮合的三个卡爪随着平面螺纹的转动而同时向心或离心移动，实现工件的夹紧或松开。
! I/ r& {. z: z0 n5 P8 f5 m图4 盘丝型卡盘的结构简图
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与盘丝型手动卡盘相比，斜齿滑块式手动卡盘有许多优点。表1列出了两者的比较。
表1斜齿滑块式手动卡盘与盘丝型手动卡盘的比较 1 J( ?* ^$ t7 e) `. x7 L. {
3 斜齿滑块式手动卡盘的性能分析 3 Q6 ~6 x R9 J: g# ]斜齿滑块式手动卡盘的滑块移动方向垂直于卡爪的离心力方向，滑块顶部的斜齿和卡爪底部的斜齿啮合时为面接触，因而卡盘的夹持力大，夹持力受离心力的影响很小，可以用于高工作转速的场合。表2是ROTA-SPlus系列卡盘的性能参数。
表2 ROTA-SPlus系列卡盘的性能参数
注：卡盘型号中第一个数字表示卡盘外径，第二个数字表示中空卡盘的中孔直径。例如：ROTA-SPlus 160-42表示该卡盘的外径为φ160mm，中孔直径为φ42mm。 2 z4 ]* q( G/ k$ ?. Z+ BS; Z, T) o, C' C# k
在车削加工中，卡盘的重复夹紧精度很重要，由于斜齿滑块式手动卡盘的滑块与卡爪之间的啮合为面接触，重复夹紧精度高，可以达到0.01～0.02mm；耐磨损，夹紧精度可以长期保持。如果对卡爪进行配车或配磨，可以使夹持精度进一步提高。图5是ROTA系列手动卡盘径向跳动和端面跳动的测量示意图，表3为ROTA-SPlus系列卡盘径向跳动和端面跳动的最大容许值。卡盘的实际精度一般都优于表3中的精度指标。
8 b9 N. o. ]; A8 k7 w图5 ROTA系列手动卡盘径向跳动和端面跳动测量示意图
表3 ROTA-SPlus系列卡盘径向跳动和端面跳动的最大容许值
注：检测时卡盘使用STF型整体硬爪；Md（Nm）—扳紧力矩。
4．斜齿滑块式手动卡盘的接口型式 注：检测时卡盘使用STF型整体硬爪；Md（Nm）—扳紧力矩。
卡盘接口是指卡盘与车床主轴的连接部位。德国手动卡盘的接口型式有：圆柱面定心接口和1∶4的圆锥面定心接口。
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ROTA-SPlus系列卡盘的圆柱面定心接口的尺寸见表4，圆柱面定心接口的卡盘通过中间过渡法兰也可以配1∶4的圆锥面定心接口的车床主轴；手动卡盘的1∶4圆锥面定心接口有：符合德国工业标准DIN55028的A型、C型和符合DIN55029的卡盘接口。分别配装于符合DIN55026的A型、符合DIN55027和DIN55029的车床主轴。中国国家标准中相对应的是：GB/T5900.1－1997 A2型、GB/T5900.3－1997卡口型和GB/T5900.2－1997凸轮锁紧型卡盘和车床主轴接口。
表4 ROTA-SPlus系列卡盘圆柱面定心接口的尺寸 $ p5 | r; x' r* Y8 ]+ U
注：接口尺寸中，第一组数字表示接口直径（孔径）和配合性质，第二个数字表示接口长度尺寸。例如：φ145 H6×5表示接口孔径为φ145mm，配合性质为H6，接口长度尺寸为5mm。(end)