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Elemantary Introduction About Selection for Germanys  chucks

Abstract: This paper introduces the holding firtures ofGermanyschucks. Illustrates with example the structure and the     characteristic in function and introduces the selection forGerman \yschucks.

Key words:Germanyschucks    selection    machine tool

摘    要：本文介紹了德國卡盤的接口型式，舉例分析了德國卡盤的結(jié)構(gòu)和性能特點，簡單介紹了德國卡盤的選型。

關(guān)鍵詞：德國卡盤  選型  車床

1  引言

    近年來，許多德國的先進機械產(chǎn)品進入中國市場。了解這些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能特點，掌握正確的選型方法，可以使用戶買到滿足自己的要求、性能價格比好的產(chǎn)品。本文介紹了德國卡盤的接口型式，舉例分析了德國卡盤的結(jié)構(gòu)和性能特點，期望能對用戶在選購德國卡盤時有所幫助。

2  德國卡盤的接口型式

2.1  德國車床的主軸接口型式^{［1］［2］［3］}

    德國的車床主軸與卡盤的接口部位（即主軸接口）的尺寸有三個德國工業(yè)標準規(guī)定：DIN55026(老標準DIN55021)、DIN55027(老標準DIN55022)和DIN55029。這三個標準中的主軸接口都是采用1∶4的圓錐面定位，但在卡盤的緊固方式上有所不同。德國車床主軸的尺寸系列分為9種大小，并以數(shù)字3、4、5、6、8、11、15、20、28表示。

    DIN55026標準中的車床主軸配符合標準DIN55028的A型和B型接口的卡盤。這兩種接口型式的卡盤不經(jīng)常拆卸。根據(jù)車床主軸上固定卡盤的螺孔位置不同車床主軸接口分為A型和B型，A型的螺孔在車床主軸法蘭上，B型在車床主軸法蘭和端面上都有螺孔?？ūP從前面用內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定到車床主軸上。

    DIN55027標準中的車床主軸配符合標準DIN55028的C型接口的卡盤，通過若干個插銷螺栓和一個卡口墊從卡盤后部將卡盤固定在車床主軸上。這種連接方式的卡盤方便于經(jīng)常更換，實現(xiàn)快速連接。

    標準DIN55029規(guī)定了凸輪鎖緊型車床主軸和相配的卡盤接口尺寸。主軸和卡盤由若干個裝在卡盤后面的拉桿通過凸輪鎖緊實現(xiàn)連接。

2.2       德國卡盤的接口型式^{［3］［4］}

    德國卡盤的接口型式有圓柱面定心接口和1∶4的圓錐面定心接口。與車床主軸接口型式相對應(yīng)，卡盤的1∶4的圓錐面定心接口有四種型式：標準DIN55028中規(guī)定的A型、B型和C型接口，標準DIN55029中規(guī)定的卡盤接口。

在卡盤接口標準DIN55028中：A型卡盤接口配符合標準DIN55026的A型或B型車床主軸；B型卡盤接口配符合標準DIN55026的B型車床主軸；C型卡盤接口配符合標準DIN55027的車床主軸。

符合標準DIN55029的卡盤接口配符合標準DIN55029的車床主軸。

    圓柱面定心接口的卡盤通過中間(過渡)法蘭可以配1∶4的圓錐面定心接口的車床主軸。關(guān)于中間(過渡)法蘭有德國工業(yè)標準DIN6352^［5］。

    符合標準DIN55027和DIN55029的車床主軸通常配手動卡盤，動力卡盤一般配符合標準DIN55026的車床主軸。

    關(guān)于車床主軸和卡盤接口的德國工業(yè)標準DIN55026、DIN55027、DIN55028、DIN55029采用了國際標準ISO702/Ⅰ～702/Ⅲ-1975，只在幾處做了調(diào)整。

    我國關(guān)于車床主軸和卡盤接口有國家標準GB/T 5900.1～5900.3-1997《車床  法蘭式主軸端部與花盤  互換性尺寸》，該標準等效采用了國際標準ISO702/Ⅰ～702/Ⅲ-1975，只有幾處做了調(diào)整^［6］。

    表1列出了德國工業(yè)標準(DIN)、中國國家標準(GB)和國際標準(ISO)關(guān)于車床主軸和卡盤接口型式的對照。

表1  車床主軸和卡盤接口型式對照表

3  德國卡盤的選型

    卡盤選型時，首先要使選擇的卡盤能滿足自己的使用要求，這包括：卡盤能夾持的工件直徑范圍、允許的最高轉(zhuǎn)速、工作轉(zhuǎn)速下的夾持力、精度、每只卡爪的運動行程、使用壽命等。這又涉及到卡盤的結(jié)構(gòu)和卡爪的選擇；同時，要根據(jù)車床主軸的接口型式選擇卡盤的接口型式，若卡盤接口不能直接和車床主軸相配，可以在二者之間加中間(過渡)法蘭；另外，還要考慮卡盤的價格，選擇性能價格比好的卡盤。下面以德國某公司的卡盤為例^［7］，淺述德國卡盤的選型。

3.1  手動卡盤和氣動卡盤的選擇

    在普通車床和需要手動夾緊的車床上選擇手動卡盤。德國手動卡盤，如ROTA-S^Plus、ROTA-G系列卡盤，采用了斜齒條滑塊機構(gòu)，與盤絲卡盤相比，這類卡盤具有更高的夾持回轉(zhuǎn)精度和重復(fù)裝夾精度，驅(qū)動機構(gòu)使用磨損極小，夾緊力更大，尤其是在高速下仍能保持很大的夾緊力。這類卡盤還具有卡爪快換功能。

    在普通車床和沒有液壓回轉(zhuǎn)油缸的車床上，若要求實現(xiàn)自動裝夾工件，可以選擇氣動卡盤。例如TP、TB系列氣動卡盤。這類卡盤為氣動楔式動力卡盤，自帶回轉(zhuǎn)氣缸，只要有6bar的壓縮空氣氣源，配以簡單的氣動控制回路，就可以實現(xiàn)工件的自動裝夾。同時，TB系列卡盤具有特別大的通孔直徑，尤其適合于大直徑長管材的加工，例如在大直徑長管件加工的專用車床上使用了這類氣動卡盤。TB系列氣動卡盤最大外徑為Φ1000mm，最大中孔直徑為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車床和自動車床上通常使用（液壓）動力卡盤，(液壓)動力卡盤需要與液壓回轉(zhuǎn)油缸配套使用，液壓回轉(zhuǎn)油缸有通孔回轉(zhuǎn)油缸和非通孔回轉(zhuǎn)油缸兩類。

    （液壓）動力卡盤的結(jié)構(gòu)有楔式和斜齒條滑塊式，楔式卡盤又有普通楔式卡盤和帶離心力平衡裝置的楔式卡盤。

    普通楔式卡盤通過楔槽機構(gòu)將卡盤活塞的軸向運動轉(zhuǎn)換成卡爪的徑向移動，這類卡盤結(jié)構(gòu)簡單，但在高速時由于卡爪的離心力作用，夾持力喪失較多。為了彌補這類卡盤高速性能的不足，在楔式卡盤中加入離心力平衡裝置，使卡盤在高速時仍有較大的夾持力，提高卡盤的允許工作轉(zhuǎn)速，這就是帶離心力平衡裝置的楔式卡盤。楔式卡盤通過采用活塞雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，可以使卡盤夾持精度提高，例如ROTA NC(普通楔式卡盤)、ROTA NCF(帶離心力平衡裝置的楔式卡盤)型卡盤均采用活塞雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，它們的徑向和端面回轉(zhuǎn)精度均高于德國工業(yè)標準(DIN)規(guī)定的2倍。

斜齒條滑塊式動力卡盤先通過楔槽機構(gòu)將卡盤活塞的軸向移動轉(zhuǎn)換成三個滑塊在其滑槽內(nèi)的移動，這三個滑塊的頂部帶有斜齒，和卡爪底部的齒構(gòu)成斜面嚙合關(guān)系，通過滑塊的移動再帶動卡爪徑向移動從而夾緊工件。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小。因此，這種結(jié)構(gòu)的卡盤具有很好的高速性能。此外，這類卡盤還有夾持力大、夾持精度高、機構(gòu)磨損小的特點。例如ROTA NCD型卡盤。斜齒條滑塊式卡盤ROTA NCW、ROTA THW還具有卡爪快換功能。

    在上述三種（液壓）動力卡盤中，普通楔式卡盤結(jié)構(gòu)簡單，價格最便宜，但允許的最高轉(zhuǎn)速沒有其它二種卡盤高，高速性能也相對差一些；帶離心力平衡裝置的楔式卡盤的高速性能很好，夾持力隨轉(zhuǎn)速提高的變化很小。斜齒條滑塊式卡盤也具有很好的高速性能，但由于這兩種卡盤的結(jié)構(gòu)復(fù)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。以外徑為250mm的（液壓）動力卡盤為例，表2列出了不同結(jié)構(gòu)的卡盤的技術(shù)數(shù)據(jù)，來比較這些卡盤的高速性能。

表2  Φ250mm（液壓）動力卡盤的技術(shù)數(shù)據(jù)