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動力（lì）卡盤（pán）對數控機床加工（gōng）精（jīng）度的（de）影響

2020-12-24 來源：焦作市技師學院作者：秦偉

摘要：數（shù）控機床主軸的精度直（zhí）接影響數控機床的加工精度，目前其轉速要求越（yuè）來越高，現有的機床附件（jiàn）———動力卡盤與主軸的（de）高轉速形成了矛盾，其中安全和精度（dù）是首先要考慮的因素，分析動力卡盤對加工精度的（de）影響，為動力卡盤的高速化提供參考，也為提高數（shù）控機床高速（sù）切削下的加工精度提供（gòng）解決途徑。

關鍵詞:動力卡盤；數控機床；加工精度（dù）；影響分析

現代科（kē）學技術全麵發展，對於（yú）機械產品的質量和精度要求逐步提升，機械加工環節實現自動化控製就是提升加工質（zhì）量的重要（yào）方式，所以也是人們重點研發的方向之一（yī）。從機械加工領域的實際情況分析，大批量生產並不是很常見的，而現代加工更是以小批量、單件

生產作為主要的形式（shì），尤其是船舶、航天等領域中，不僅（jǐn）要求加工質量（liàng）高，而且很多都是小批量、多樣（yàng）化的生產，這就需要數控（kòng）機床發揮其技術優勢，麵對複雜的零部件（jiàn）也能夠提高（gāo）加工的質量和水（shuǐ）平，促進加工精（jīng）度的提升，達到完全（quán）自動化（huà）控製的標準。因此，需要重點研究數控機床的加（jiā）工精度，以更好地促進機械領域的發展和進（jìn）步。

1、機床加工精度的（de）發展演（yǎn）變

切削作為機械加工方式，其發展曆史是比（bǐ）較悠久的（de），特別是磨削，最早可以（yǐ）追溯到上古時代，但是應用（yòng）機床來（lái）加工，最（zuì）早出現在 18 世紀，當時所生產出來的機床結構簡單，並不具備拖板、進給絲杠等結構部分。在 19 世紀中，英國已經生產出（chū）通用機床，使得工業發展更加的迅速。在當時的生產中，雖然已經有蒸汽動力機（jī）的存在，但是為了防（fáng）止出現咬缸的問題，必須要將氣（qì）缸與活（huó）塞間隙控（kòng）製在 5 mm 以下，所以限製了工業領（lǐng）域的發展。隨著機床加工工藝的提升，英（yīng）國所生產（chǎn）的機床就已經可以將氣（qì）缸（gāng）與活塞的間隙下降到 2 mm，有效地促進蒸汽機（jī）性能的提升，為（wéi）英國開展工業革命奠定了堅（jiān）實的基礎。

經過多年（nián）的發展，機床加工（gōng）精度有（yǒu）了很大（dà）提升，人們也開始全麵（miàn）重視這（zhè）一領域的研究。最早提出精密加工的（de）是英國的維特瓦斯，其提出（chū）的是三塊板（bǎn）理論。這一理論沒有任何基準，進行（háng）相互配刮，同時建立（lì）了（le）比較高精度的直尺、角尺等基準件，使得加工（gōng）精度得到了（le）比較大的提升。發展（zhǎn）到 20 世紀之後（hòu），計算機技術出現，給各個領域都產生了（le）比較大的影響，此時所研（yán）發出的數控機床有了顛（diān）覆（fù）性的發展，其不（bú）僅可以提（tí）升機床加工自動化控製水（shuǐ）平，加工精度也得（dé）到很大（dà）的提升。計算機技術的應（yīng）用（yòng）使得機（jī）床可以實現在線補償，該技（jì）術並不需要事先進（jìn）行誤差值的測量就（jiù）能夠實現精度（dù）的提升。當前人們提出了神經網絡控製理念，就是利用計算（suàn）機（jī）來模擬人腦思（sī）維過程，可以通過（guò）自主學（xué）習掌握一（yī）些技能，也就是（shì）在機床（chuáng）加工中如果存在錯誤可（kě）以及時地改進和糾（jiū）正，並（bìng）且分析誤差形成的規律，然後（hòu）總（zǒng）結出補償實施的方（fāng）案，可以有效地促進機（jī）床加工精度的提升。

2 、動力卡盤對於數控機床（chuáng）加工精（jīng）度的影（yǐng）響

對於理想（xiǎng）的數控機床來說，其應該確保在各個時刻內工件軸線和車床主軸中心線都是重合的，從而可以使工件形位精度達到要求。工件的形狀和位置會（huì）因為卡盤的夾持（chí）沒（méi）有達到要（yào）求而導致（zhì）精度不足，這就是我們所說的夾（jiá）持精度，主要包含自定心精度、圓柱度、圓度等方麵。對於環形的工件來說，其圓度誤差如果超出標準，就會導致夾緊力超出標準而出現工件（jiàn）變形的情況。

動力卡盤是整個數控（kòng）機床自定心（xīn）的工件，如果存在誤差，很可能是因為磨（mó）損（sǔn）、卡爪夾持表麵（miàn）存在形狀誤差等。導致圓形零（líng）部件出現誤差（chà）的一個非常重要的因素（sù）就是卡盤夾（jiá）持的剛度比較小，工件在加工中出現了傾斜、偏（piān）移（yí）或者移動的情況（kuàng），導致誤差的存在，影響加（jiā）工精度。因為動力卡盤精度分析（xī）和精度檢（jiǎn）驗非常重要（yào），是實行質量（liàng）控（kòng）製的主要環節，因此（cǐ）應（yīng）該加強（qiáng）對動力卡盤的分析，保證卡盤製造、安裝精度。

2.1 分析夾緊（jǐn）力損失（shī）

夾緊力損失（shī）對於數控機床最終加工（gōng）精度有著直接的影響，是（shì）非常關鍵性的影響因素。理想條件下，液（yè）壓動力卡（kǎ）盤的夾緊力在加工環節是保持（chí）恒定（dìng）的，不會變化;但是卡爪在離心力的影響下，其夾緊力伴隨著轉速的增大而逐步的下（xià）降，此時就會導（dǎo）致夾緊（jǐn）力損失比較嚴重。

新（xīn）加坡的 Rahman 進行深（shēn）入的楔形動力卡盤（pán）動（dòng）態夾緊力的（de）研究，然後建立了如下的模（mó）型：

該模型能夠進行深入分析，主要是因為驅（qū）動（dòng）力輸入一側的卡盤在運行中是保（bǎo）持（chí）固定不動的（de）。手動卡盤會有一定的自鎖功能，能夠保證模型分析可以順利的進行。但是目前所應用的楔形動力卡（kǎ）盤並未有自鎖功（gōng）能，即使是回轉油缸中利（lì）用液壓鎖自鎖，油液的壓縮性也會（huì）導致該模（mó）型不能進行有效的分析。此外，該模型進行計算時沒有分析摩擦（cā）力的影（yǐng）響，所有體積力都作為集中力進行處理，造成模型精度比較差，難（nán）以滿足分析的要求。

要想促（cù）進動力卡盤的運動精度提升，就要全麵地提升核心部件的精度，保證形狀（zhuàng）精度、位置精度、幾何精度都要達到標準的要求（qiú），從而（ér）使動力卡盤（pán）在運行中不（bú）會出現偏差過大的情況，提升總體的加工精度水平。

2.2 減（jiǎn）小傳動與齧合間（jiān）隙

以三爪自定心（xīn）卡盤（pán）作為案例進行分析，其各個結構部（bù）分都是間隙配合的（de）。比如卡爪工字槽和卡盤殼（ké）體會有滑動（dòng），弧（hú）形滑塊在滑槽內要進（jìn）行轉動，卡盤（pán）緊固（gù）在法蘭盤上會有徑向竄動量，這就（jiù）存在間隙，都會導致誤差，如果累（lèi）積到一起就會造成徑（jìng）向圓跳動情況的出現（xiàn）。隨著數控機床運行時間的延長，磨損會增加，各（gè）個（gè）結構部位的間隙也會明顯增大（dà），這就導致定心誤差的存在。此時（shí），需要選擇合適的處理方（fāng）式來消除間隙，或者通過補償方式避（bì）免間隙的影響。

2.3 減小卡盤磨損影響

動（dòng）力卡盤在（zài）運行中，極易出現磨損，比如工字槽磨損、卡（kǎ）爪前端磨損等。無論是哪個部分出現磨損都（dōu）會導（dǎo）致數控機床（chuáng）加工精度受到影響。從這一（yī）方麵出發，在數控機（jī）床的運行維護中，必須要（yào）減小卡盤磨損的影響，消除動力卡盤所存（cún）在的誤差問題，從而可以有效促進數控機床加工精度的提升。

3 、結語

數控機床自研發和應用以來，其加工精度就成為人們研究（jiū）的重點，主要是對主軸精度與動力（lì）卡（kǎ）盤夾持精度的（de）關係展開（kāi）重點分析。主軸的加（jiā）工精度逐步提升，配合精度也會非常（cháng）高，主軸技術得（dé）到了很大的提升，能夠從一定程度上促進數控機床加工精度的提高。但（dàn）是目前數控機床加工中（zhōng），動力（lì）卡盤作為（wéi）主要的夾持部件，容易在加工中出（chū）現問題而導致精度無（wú）法提升。本文從實際出發，重點分析動力卡盤對於數控機床加工精度的影響，同時總結出可行的措施，希（xī）望可以（yǐ）應用到實踐中，以促進數控機床加工（gōng）精度的提高，提升機械製（zhì）造業水平（píng）。

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