气动卡盘结构和工作原理(拖链、卡盘、刀库这些机床附件你了解多少？小零件发挥大作用)

Posted 2023-05-30

篇首语：你必须非常努力，才能看起来毫不费力。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了气动卡盘结构和工作原理(拖链、卡盘、刀库这些机床附件你了解多少？小零件发挥大作用)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

气动卡盘结构和工作原理(拖链、卡盘、刀库这些机床附件你了解多少？小零件发挥大作用)

机床附件市场现状

　　目前，整个机床附件行业发展迅猛，对机床附件的需求量激增，国内市场容量很大。尤其是近几年来，我国汽车工业与铁路工程的迅速发展，使机床行业市场更加旺盛，也带动了配套产业机床附件与机床工具行业的发展。

　　2014年在我国国民经济高速发展的大环境下，机床附件行业受到机械加工业市场的强劲拉动，近年来持续保持市场需求旺盛、企业生产快速增长的局面。行业企业经济效益明显好转。目前，国内中低档数控机床附件产品的市场，基本由国内产品占领，部分产品如数控分度头、刀杆还有一定的批量出口。但是，近几年来台湾地区的产品大量涌入，中档数控机床附件产品的市场竞争力越来越激烈。目前来看2015年应该还会延续这个势头。

　　国外及台湾企业为了进入我国大陆市场，产品价格逐步调低，其市场份额也在逐步扩大。目前由于国内产品在售前技术业务交流及售后服务比国外厂商有明显优势，使国产数控机床附件产品能够不断发展。但随着外商采用大陆本地化生产方式后，我们就会失去这些优势。近几年部分发展中国家的机床工具行业发展速度加快，也逐步向大陆市场进口机床附件等，并有一定的价格竞争优势。例如：印度企业，正在快速发展各类机床附件产品，塑料拖链，钢制拖链，机床防护罩，机床工作灯，机床垫铁在价格方面与其他进口商相比也有一定优势。

　　就机床附件的品种而言，大部分品种国内机床附件企业都有，也基本属于专业化生产，能够满足主机的需要。某些新技术附件国内暂时只有个别研究机构或厂家处于研究阶段，没有形成生产能力，主机基本依赖进口配套。另外，高效数控机床用动力卡盘、刀杆的高速特性及夹持精度均比国外有较大差距。

　　国内数控机床附件产品的生产制造水平相较起前几年有一定提高。塑料拖链，钢制拖链，机床防护罩，机床工作灯，机床垫铁等产品，规格及品种不断完善，结构不断改进，主要性能和可靠性方面均有很大提高。目前，国产数控机床附件应该说能够满足中档数控机床的配套需要，但为某些高端水平数控机床配套的机床附件与国外相比仍有差距，主要差距的原因在于大部分附件企业规模小、整体装备制造能力、协作配套能力、企业自身技术改造能力不足。这也是目前我国产品水平较国外产品水平低的主要原因。需要国内企业加大技改投入，提高生产制造能力，扩大生产规模，积极应对技术创新的关卡、提升自身服务能力。

机床拖链

　　由于拖链的广泛应用及优良的特性得以在机床上完美应用，拖链主要对机床设备上的线缆起到一定的牵引及保护作用。那么机床上常用的拖链有那几种呢？大致可分为塑料拖链和钢制拖链及导管保护套和矩形软管这几类。那么这几类机床上常见拖链的种类都有那些性能及用途呢？

1.钢制拖链介绍

　　结构

　　钢制拖链组成TL系钢制拖链的主体是由链扳(优质钢板镀铬)支撑扳(挤拉铝合金)轴销(合金钢)等部件组成，使电缆或橡胶管与拖链之间不产生相对运动，不产生扭曲变形，链扳经镀铬处理外形效果新颖结构合理，灵巧强度高,钢性好不变形，安装方便，使用可靠,易拆装，尤其是采用高强度耐磨材料，合金铜为轴销，提高了产品的耐磨强度，弯曲更灵活，阻力更小，降低了噪音，从而可保证长时间使用不变形,不下垂。

　　特点

　　1.拖链可适应最大移动速度40米/分。

　　2.拖链在最大移动速度时，噪声声压级不大于68分贝。

　　3．拖链安全使用寿命不小于100万次(往复)。

2．塑料拖链介绍

　　结构

　　（1）拖链外形似坦克链，由众多的单元链接组成，链接之间转动自如。

　　（2）相同系列的拖链的内高、外高、节距相同，拖链内宽、弯曲半径R可有不同的选择。

　　（3）单元链节由左右链板和上下盖板组成，拖链每节都能打开，装拆方便，不必穿线，打开盖板后即可把电缆、油管、气管、水管等放入拖链。

　　（4）另可提供分隔片，将链内空间按需要分隔开。

　　特点

　　（1）材料：增强尼龙，具有较高的压力和抗拉负荷，良好的韧性、高弹性和耐磨性，阻燃，高低温时性能稳定，可以使用在室外。

　　（2）抗耐性：耐油、耐盐，并有一定的耐酸、耐碱能力。

　　（3）运行速度和加速度（具体速度、加速度视运行情况而定）。

　　（4）运行寿命长。

　　用途

　　（1）适合于使用在往复运动的场合，能够对内置的电缆、油管、气管、水管等起到牵引和保护的作用。

　　（2）拖链的每一节都能打开，便于安装和维修。运动时噪音低、耐磨，可高速运动。

　　（3）拖链已被广泛应用于数控机床、电子设备、消防机械设备、石材机械、玻璃机械、门窗机械、注塑机、机械手、超重运输设备、自动化仓库等。

　　应用案例——易格斯五轴龙门加工中心及解决方案

易格斯五轴龙门加工中心
五轴龙门加工中心，在其滑枕的前端，需要加装一个五轴头，可以绕Z轴进行旋转。旋转角度一般从360°到720°，甚至更大。从滑枕顶部到五轴头，需要通过一些电缆及润滑油管进行连接，以支持五轴头进行工作。

目前，这些电缆及管路普遍被直接连接到五轴头上，依赖电缆及管路自身的抗扭能力进行工作。这种解决方案，在720°甚至更大的旋转角度下，变得非常不可靠。

易格斯的拖链系统，可以为此种应用提供两套完美解决方案。
①RBR双向弯曲拖链系统

RBR拖链系统，利用一根拖链的双向弯曲特性，将电缆及管路内置于拖链内，再配以合适的金属导槽，可以实现0-360°的旋转运动。

若将两套RBR拖链组合运用，则可以实现0-720°的旋转运动。

②TwisterBand拖链系统
TwisterBand可以在极小的空间内，绕中心轴旋转20圈，实现0-7000°的旋转应用。

TwisterBand很紧凑，模块化，自重很轻且易于装填。旋转速度最大可以达到360°/s，并具有低磨损且低维修的特性。

易格斯TwisterBand拖链系统视频

拖链选用原则：　

　　1、根据支撑板最大孔径Dma来确定链板高度hg和拖链型号。　　

　　2、支撑板内腔孔径D1=d＋约等于0.1d（取整数）。其中d=电线、电缆、液、气软管的外径。

　　3、根据拖链功能要求来确定支撑板型式的拖链的弯曲半径：　　　　

　　1）当管缆的管接头尺寸大于支撑板内腔孔径或须经常拆装、维修等时，可选用分开式类型支撑板；　　　　

　　2）当拖链需承载较大管、缆负荷时，应选用高强度支撑板型-整块式；　　　　

　　3）安装管缆的规格品种较多时，可选用框架式支撑板。　

　　4、机床拖链使用场合受限制条件、或受环境影响，需采用钢带防护支撑板时。　　　　

　　5、根据安装管缆的数量来决定支撑板宽度b1,从而得知拖链宽度B。

卡盘

　　从卡盘爪数上可以分为：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、电卡盘、动卡盘和机械卡盘。从结构上可以分为：中空卡盘和中实卡盘。

　　三爪，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，因为平卡盘面矩形螺纹的螺距相等，所以三爪运动距离相等，有自动定心的作用。三爪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。

　　四爪，是用四个丝杠分别带动四爪，因此常见的四爪卡盘没有自动定心的作用。但可以通过调整四爪位置，装夹各种矩形的、不规则的工件。

　　软爪，在车削批量较大的工件时，为了提高工件在加工时的定位精度和节约工件安装时的辅助时间，可利用软爪卡盘。

　　为了根据实际需要随时改变爪面圆弧直径与形状，把三爪卡盘淬火的卡爪，改换为低碳钢、铜或铝合金卡爪。如卡盘爪是两体的，可把爪部换成软金属；如卡爪是一体的，可在卡爪上固定一个软金属块。软爪卡盘的卡爪加工后，可以提高工件的定位精度，如是新三爪卡盘，工件安装后的定位精度小于0.01mm。如三爪卡盘的平面螺纹磨损较严重，精度较差，换上软爪轻加工后，工件安装后的定位精度仍能保持在0.05mm以内。软爪卡盘装夹已加工表面或软金属，不易夹伤表面。　

　　对于薄壁工件，可用扇形爪，增大与工件接触面积而减小工件变形。软爪卡盘适用于已加工表面作为定位精基准，在大批量生产时进行工件的半精车与精车。软爪卡盘正确的调整与车削，是保证软爪卡盘精度的首要条件。

　　软爪的底面和定位台，应与卡爪底座滑配和正确地定位。软爪用于装夹工件的部分比硬爪加长(10～15)mm，以备多次车削，并要对号装配；车削软爪的直径最好与被装夹工件直径一致，或大或小，都不能保证装夹精度。

　　一般卡爪车削直径比工件直径大0.2mm左右，也即是被卡的工件直径，要控制在一定公差范围内；车削软爪时，为了消除间隙，必须在卡爪内或卡爪外安装一适当直径的圆柱或圆环，它们在软爪安装的位置，应和工件夹紧的方向一致，否则不能保证工件定位精度。当工件为夹紧时，圆柱应夹紧在卡盘爪里面进行车软爪爪面，当工件为涨紧时，圆环应安装在卡盘爪外面，车削软爪外面。

　　电动，一种电动卡盘装置，涉及广泛应用于机械领域的一类夹持工件的通用夹具。由电动卡盘装置夹持功能单元，电动卡盘装置动力功能单元，电磁摩擦离合器组件，卡盘体外壳及电磁制动器组件等组成。当电磁制动器组件通电时，电动卡盘装置夹持功能单元与床头箱联接为一体且不旋转；电磁摩擦离合器组件通电，电动卡盘装置动力功能单元把旋转运动传递给卡爪夹紧或松开工件。加工过程中，仅电动卡盘装置夹持功能单元随主轴旋转，而电动卡盘装置动力功能单元不随主轴旋转。

刀库

1.刀库的功能

　　在自动换刀装置中，刀库是最主要的部件之一。刀库是用来贮存加工刀具及辅助工具的地方。其容量、布局以及具体结构，对数控机床的设计都有很大影响。

2.刀库的形式

　　根据刀库的容量和取刀的方式，可以将刀库设计成各种形式。常见的形式有如下几种。

　　（一）直线刀库

　　刀具在刀库中是直线排列，如图a所示。其结构简单，刀库容量小，一般可容纳8～12把刀具，故较少使用。此形式多见于自动换刀数控车床，在数控钻床上也采用过此形式。

　　（二）圆盘刀具

　　此形式存刀具少则6～8把，多则50～60把，其中有多种形式。

　　（1）如图b所示的刀库中，刀具径向布局，占有较大空间，刀库位置受限制，一般置于机床立柱上端，其换刀时间较短，使整个换刀装置较简单。

　　（2）如图c所示的刀库中，刀具轴向布局，常置于主轴侧面。刀库轴心线可垂直放置，也可以水平放置，此种形式使用较多。

　　（3）如图d所示的刀库中，刀具与刀库轴心线成一定角度（小于90o）呈伞状布置，这可根据机床的总体布局要求安排刀库的位置，多斜放于立柱上端，刀库容量不宜过大。

　　上述三种圆盘刀库是较常用的形式，其存刀量最多为50～60把，存刀量过多，则结构尺寸庞大，与机床布局不协调。

　　为进一步扩大存刀量，有的机床使用多圈分布刀具的圆盘刀库，如图e所示；多层圆盘刀库，如图f所示；多排圆盘刀库，如图g所示。多排圆盘刀库每排4把刀，可整排更换。后三种刀库形式使用较少。

　　（三）链式刀库

　　链式刀库是较常用的形式。这种刀库刀座固定在环形链节上。常用的有单排链式刀库，如图h所示。这种刀库使用加长链条，让链条折叠回绕可提高空间利用率，进一步增加存刀量，如图i所示。链式刀库结构紧凑，刀库容量大，链环的形状可根据机床的布局制成各种形状。同时也可以将换刀位突出以便于换刀。在一定范围内，需要增加刀具数量时，可增加链条的长度，而不增加链轮直径。因此，链轮的圆周速度（链条线速度）可不增加，刀库运动惯量的增加可不予考虑。这些为系列刀库的设计与制造提供了很多方便。一般当刀具数量在30～120把时，多采用链式刀库。

　　（四）其它刀库

　　刀库的形式还有很多,值得一提的是格子箱式刀库。图j所示的为单面式，由于布局不灵活，通常刀库安置在工作台上，应用较少。图k所示的为多面式，为减少换刀时间，换刀机械手通常利用前一把刀具加工工件的时间，预先取出要更换的刀具（所配数控系统应具备该项功能）。该刀库占地面积小，结构紧凑，在相同的空间内可以容纳的刀具数目较多。但由于它的选刀和取刀动作复杂，现已较少用于单机加工中心，多用于FMS（柔性制造系统）的集中供刀系统。

3.刀库的容量

　　刀库中的刀具并不是越多越好，太大的容量会增加刀库的尺寸和占地面积，使选刀时间增长。刀库的容量首先要考虑加工工艺的需要。根据以钻、铣为主的立式加工中心所需刀具数的统计，绘制下图所示的曲线。曲线表明，用10把孔加工刀具可完成70%的钻削工艺，四把铣刀可完成90%的铣削工艺。据此可以看出，用14把刀具就可以完成70%以上的钻铣加工。若是从完成对被加工工件的全部工序进行统计，得到的结果是，大部分（超过80%）的工件完成全部加工过程只需40把刀具就够了。因此，从使用角度出发，刀库的容量一般取为10～40把，盲目地加大刀库容量，将会使刀库的利用率降低，结构过于复杂，造成很大浪费。

关注最新技术第十五届中国国际机床工具展览会（CIMES2020）将于2020年5月18-22日，在北京中国国际展览中心新馆（顺义）举办，欢迎您莅临指导。