[科普中国]-机械卡盘

机械卡盘是机床上用来夹紧工件的机械装置，即利用均布在卡盘体上的活动卡爪的径向移动，把工件夹紧和定位的机床附件。从卡盘爪数上面可以分为：两爪卡盘，三爪卡盘，四爪卡盘，六爪卡盘和特殊卡盘。从使用动力上可以分为：手动卡盘，气动卡盘，液压卡盘，电动卡盘和机械卡盘。从结构上面还可以分为：中空型和中实型。

简介机械卡盘是机床上用来夹紧工件的机械装置。利用均布在卡盘体上的活动卡爪的径向移动，把工件夹紧和定位的机床附件。卡盘一般由卡盘体、活动卡爪和卡爪驱动机构 3部分组成。卡盘体直径最小为65毫米，最大可达1500毫米，中央有通孔，以便通过工件或棒料；背部有圆柱形或短锥形结构，直接或通过法兰盘与机床主轴端部相联接。卡盘通常安装在车床、外圆磨床和内圆磨床上使用，也可与各种分度装置配合，用于铣床和钻床上。

工作原理盘式相贯线切割机结构简单，系统计算时以卡盘旋转一周作为参变量，有正确的度数计量，相对来说对管子的圆度要求也低一点，有时管子稍有弯曲，通过托架位置的调整，也能切割。操作时，很重要的一条，就是要随时注意托架位置的调整，以保持管子的水平，此位置调整不好，会产生较大的切割误差。此外，靠近卡盘卡盘卡盘卡盘区总会有一段盲区不能切割，影响管子的成材率。一般管径不超过600mm的小口径管子，采用此类结构较多。外卡盘上可设置相应的传动卡槽和脱离卡槽，外卡盘上可设置凸台，内卡盘上可设置与凸台想适配的凹槽，定位机构可以是套设于外卡盘上的定位弹簧。液压卡盘设置在主轴的钻杆连接端，减速传动机构为一级斜齿轮减速传动机构，结构紧凑，能有效减小动力头的尺寸，减轻动力头的重量；在进一步的技术方案中，马达采用斜轴式柱塞变量马达，调整变量马达排量，即可实现无极调速；动力卡盘动力卡盘动力卡盘动力卡盘采用常闭型液压卡盘，同时设计有双级密封结构，能有效防尘槽内安装滑座，在滑座上用卡爪安装螺钉安装T型块和卡爪，活塞安装在卡盘体内，并与楔心套联接，卡盘体后部装有配气环，配气环与卡盘体之间由密封环密封，在配气环上部安装第一管接头和第二管接头。楔心套上设有斜槽。盘装夹工件的原理是，利用卡盘扳手转动圆周上的三个伞齿中的任一个。从而带动平面螺纹转动并带动三个卡爪一齐移动，起到自定心装夹工件作用；从机械结构上看，卡盘卡盘卡盘卡盘的三个伞齿具有相同功能，但是经过仔细检测，三个伞齿装夹工件的精度并不一样，相差也较大1。

分类从卡盘爪数上面可以分为：两爪卡盘，三爪卡盘，四爪卡盘，六爪卡盘和特殊卡盘。

从使用动力上可以分为：手动卡盘，气动卡盘，液压卡盘，电动卡盘和机械卡盘。

从结构上面还可以分为：中空型和中实型。

从类型上可以分为： 法兰型机械卡盘、轴座型机械卡盘

工程造价卡盘是用U型抱箍固定在电杆上埋于地下，其上口距地面不应小于500MM，允许偏差±50MM。一般是电杆立起之后，四周分层回填土夯实。卡盘安装在线路上时，应与线路平行，并应在线路电杆两侧交替埋设。承力杆上的卡盘应安装在承力侧。 与之相联系的另一样材料是底盘。底盘是在电杆底部用以固定电杆的抱箍。 无底盘、卡盘的电杆坑，其挖方体积：V=0.8×0.8h 式中的h表示坑深，“米”为单位。

机械卡盘的特点1、机械卡盘整体结构合理，刚性好，可承受较大的扭力。

2、机械卡盘卡口镀镍处理，坚固耐用。

3、机械卡盘选用优质轴承确保在重负载。

4、可延长使用寿命，降低生产成本和维修费用。

5、增加机械化性能，适用于多种应用场合。

6、最大的扭矩传递，卷材装卸容易。

保养方法1、为了常保车床卡盘常时间使用后，仍然有良好精度，润滑工作很重要。不正确或不合适润滑将导致一些问题，例如低压时不正常功能，夹持力减弱，夹持精度不良，不正常磨损及卡住，所以必须正确润滑卡盘。

2、每天至少打一次二硫化钼油脂(颜色为黑色)，将油脂打入卡盘油嘴内直到油脂溢出夹爪面或卡盘内孔处(内孔保护套与连结螺帽处)，但如果卡盘高旋转或大量水性切削油于加工使用时，需要更多润滑，须依照不同情况来决定。

3、作业终了时务必以风枪或类似工具来清洁卡盘本体及滑道面。

4、至少每6个月拆下卡盘分解清洗，保持夹爪滑动面干净并给予润滑，使卡盘寿命增长。但如果切削铸铁每2个月至少一次或多次来澈底清洁，检查各部零件有无破裂及磨损之情形，严重者立刻更换新品。检查完毕后，要充份给油，才能组立。

5、针对不同工件，必须使用不同夹持方式或选择制作特殊夹具。三爪卡盘只泛用型一种挟治具，勉强使用它去夹不规则或奇怪工件，会造成卡盘损坏!若卡盘压力不正常，会使卡盘处于高压力下，或机台关机后卡盘还将工件夹住，这都会降低卡盘寿命!所以当你发现卡盘间隙过大时，必须立即更换新卡盘。

6、使用具有防锈效果切削油，可以预防卡盘内部生锈，因为卡盘生锈会降低夹持力，而无法将工件夹紧2。

技术知识检查和分析（1）了解故障发生的经过情况,了解故障前的工作情况及故障后的症状。

（2）认真分析故障产生的原因或范围，找到故障的原因或分析故障的范围。

（3）进行外表检查，主要检查熔断器、继电器、接触器和行程开关等的固定螺钉和接线螺钉是否松动？有无断线的地方？有没有钱圈烧坏或触点熔焊等现象？电器的活动机构是否灵活？等等。对明显的故障及时排除。

（4）断电检查，主要是查找隐含的故障。一般用万用表的电阻档检查故障区域的元件及电路是否有开路、短路或接地现象。有时还可借助摇表及其他装置进行检查。断电检查如找不到故障原因，则可以进行通电检查。

（5）通电检查，主要是查找不易发现的故障。通电检查应在不带负载下进行，以免发生事故

检测方法机床电气故障常采用的检测方法主要有电压法、电阻法、短路法、开路法和电流法等等。

（1）电压法

利用仪表测量线路上某点的电压值来判断确定机床电气故障点的范围或元器件故障的方法叫电压法或电压测量法。

（2）电阻法

利用仪表测量线路上某点或某个元器件的通断来确定故障点的方法叫电阻法。

（3）短路法

用导线将机床上两等电位点短接起来，来确定故障点的范围或故障点的方法叫短路法。

（4）开路法

在检修机床电路中，有时为了检测特殊需要，必须将电路断开进行检查，这种方法叫做开路法。

（5）电流法

用测量通过某线路上的电流是否正常的方法来确定故障点的方法叫电流法。

检修步骤机床电气故障检修一般可分为以下几个步骤：

（1）准备工作

准备工作包括准备必须的工具、仪表、机床电路图和其他资料等

（2）读图

对于要检修的机床，首先必须读懂电路原理图。

（3）通过"一问、二看、三摸、四听、五操作"，弄清楚故障现象和故障发生前后的情况。

一问：向机床操作者询问了解故障发生的前后情况；故障是突然发生的还是经常发生的？有什么异常现象出现？有什么失常现象？等等。这样准确掌握初始的第一手资料，有利于判断故障发生的部位，迅速找出故障点。

二看：认真观察机床电器或线路的表面情况。

三听：启动机床，听电动机、控制变压器、接触器、继电器等是否有异常声和闭合声。

四摸：当机床运行一段时间后，切断电源，用手模有关电器的外壳或电磁线圈，检查是否有不止常的发热现象等。

五操作：从启机开始，对机床的所有功能进行一一操作演示，在一步一步的操作中仔细观察操作过程，从中查找发现机床的电气故障，以利于迅速准确无误地确定机床的电气故障范围。

（4）根据故障现象结合电路图分析故障大致范围

由以上"问、看、听、摸、操作"等过程基本弄清楚故障的现象后，这时即可结合电路图分析故障的大致范围，然后采用相应的检测方法，找出故障点。

（5）更换元器件

故障点找出后，需要更换元器件1。

准备工作（1）技术资料准备

技术资料是调试与维修工作的指南，它在调试与维修工作中起着至关重要的作用，借助于技术资料可以大大提高调试与维修工作的效率。常用的技术资料有：

①设备的控制要求汇总表；

②设备电气与PLC控制原理图；

③设备电气与PLC接线图；

④设备电气元件与PLC布置图；

⑤PLC使用手册、编程手册

⑥设备PLC程序清单(初稿)；

⑦PLC特殊功能模块、专用控制装置(如变频器、驱动器等)的使用说明书等。

但是，设备到达生产现场(用户)后，PLC控制系统的调试工作有可能不是由设计者本人承担，因此，调试人员需要有对设备、生产现场的控制要求、系统设计思想的了解与熟悉过程，为此，现场调试人员应在以上资料的基础上增加以下资料：

①设备的操作手册(包括设备的控制要求与动作过程)；

②设备主要部件的结构原理示意图；

③设备液压、气动、润滑系统图；

④设备最终的PLC程序清单等。

（2）调试与维修工具准备

合格的调试、维修工具是进行PLC系统调试与维修的基本条件。PLC控制系统常用的调试与维修工具主要有以下几种：

1)数字万用表；

2)PLC编程器；

3）示波器。

维护（1）整齐：工具、工件、附件放置整齐；安全防护装置齐全；线路管道完整。

（2）清沽：设备内外清洁；各滑动面及丝杠、齿轮、齿条等无油污、无碰伤；各部位不漏油、不漏水、不漏气、不漏电；切屑垃圾清扫干净。

（3）润滑：按时加油换油，油质符合要求；油壶、油枪、油杯、油毡、油线清洁齐全，油标明亮，油路畅通。

（4）安全：实行定人定机和交接班制度；熟悉设备结构和遵守操作规程，合理使用设备、精心维护设备、防止发生事故。

设备的区域维护设备的区域维护是企业按照生产区域设备拥有量或设备类型划分成若干区域，维修工人有明确分工并与操作工人密切配合，负责督促、指导所辖区域内的设备操作者正确操作、合理使用、精心维护设备；进行巡回检查，掌握设备运行情况，并承担一定的设备维修工作；负责区城内设备完好率、故障停机率等考核指标落实。区域维护是加强设备维修管理为生产服务，调动维修工人积极性的一种岗位责任制3。

基本组成机械卡盘是车床上应用最广的通用夹具，适合于安装短棒料或盘类零件，能自动定心，但定心准确度并不太高?约为0.05~0.15mm。用伏打扳手旋转锥齿轮，锥齿轮带动平面矩形螺纹，然后带动三爪向心运动，因为平面矩形螺纹的螺距相等，所以运动距离相等有自动定心的作用。

机械卡盘是由一个大锥齿轮，三个小锥齿轮，三个卡爪组成。三个小锥齿轮和大锥齿轮啮合，大锥齿轮的背面有平面螺纹结构，三个卡爪等分安装在平面螺纹上。当用扳手扳动小锥齿轮时，大锥齿轮便转动，它背面的平面螺纹就使三个卡爪同时向中心靠近或退出。

注意问题机械卡盘夹持工件能自动定心 , 使定位和夹紧同时完成。但夹紧力较小，适合于装夹圆形、六角形的工件毛胚、棒料及车过外圆的零件。用己加工过的表面做装夹面时应包→层铜皮以免损伤己加工表面。

机械卡盘使用一段时间以后，大锥齿轮就会有残留的铁削影响其装夹零件。要定期清理卡爪背锥齿轮内部和大锥齿轮。按卡爪背锥齿轮的大小顺序依次安装，必须同时装夹到一起才能使用。

卡盘的结构特点及使用时的注意事项。装夹工件时选用合理可靠的装夹基准且找正夹牢装?装夹时使用套管。

典型常见故障以CA6140车床为例，典型机床常见故障的类型有：

（1）漏电自动开关合不上；

（2）三台电动机均不能起动；

（3）主轴电动机不能起动；

（4）按下主轴电动机起动按钮SBl，电动机发出嗡嗡声，不能起动；

（5）主轴电动机起动后，松开起动按钮，电动机停止；

（6）按下停止按钮，主轴电动机M1不停止；

（7）冷却泵电动机M2不能起动；

（8）快移电动机不能起动；

（9）照明灯不亮；

（10）指示灯不亮。等等1。

异常运行试验异常运行试验的目的是提高系统可靠性，尽可能避免不应有的事故发生。异常运行试验可以进行如下几项：

①外部突然断电实验。当设备在手动或自动运行时，不论在何种情况下，对于外部的突然断电，均能可靠停止，且通过规定的操作步骤能使设备恢复正常工作。

②紧急分断试验。当设备在手动或自动运行时，不论在何种情况下，对于紧急分断操作(如按下控制面板上的急停按钮)，均能使得设备可靠停止，且通过规定的操作步骤能恢复正常工作。

③检测开关不良试验。应考虑到系统检测开关不良的可能性，特别是对于容易产生机械部件碰撞、干涉、影响安全的部件，应对行程终点检测等信号作异常试验，必须保证即使某一检测开关不良或者损坏，仍然不会发生安全事故。

④执行元件不良试验。应考虑到系统执行元件不良的可能性，特别是对于容易产生机械碰撞、干涉、影响安全的执行部件，应对其进行异常试验，必须保证即使某一执行元件不良或者损坏，仍然不会发生安全事故。

⑤保护回路动作试验。应考虑到系统保护回路动作的可能性，特别是对于断路器、自动开关等保护器件，应对其进行异常试验，必须保证在保护器件动作时，设备能够可靠停止，且通过规定的操作步骤，能恢复正常工作。

液压动力卡盘三爪卡盘常见的有机械式和液压式两种。液压卡盘，动作灵敏、装夹迅速、方便，能实现较大压紧力，能提高生产率和减轻劳动强度。但夹持范围变化小，尺寸变化大时需重新调整卡爪位置。自动化程度高的数控车床经常使用液压自定心卡盘，尤其适用于批量加工。

液压动力卡盘夹紧力的大小可通过调整液压系统的油压进行控制，以适应棒料、盘类零件和薄壁套筒零件的装夹2。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学