前 言

與普通工件的車削作業不同，在對薄壁空心工件進行夾持時，需要使用變形小且安全的卡盤。在對薄壁空心件進行車削時，裝卡變形可能會造成所規定的公差范圍超限并致使工件變成廢品。因此，對卡盤的選擇非常重要。平衡夾鉗具有很大的優勢，在對裝卡點進行最佳的布置之后，工件的變形可以減小到原來變形量的10％，而卡盤的夾持力仍可保持不變。

對薄壁空心件進行車削加工時容易出現的一個問題是工件受卡盤夾持力的影響而發生變形，如環或外殼等工件必須接受牢固的夾持，即便在切削力的作用下也不會松動。很強的夾持力將不可避免地造成工件變形，變形量的大小取決于工件的形狀和壁厚；同時，材質也起到很重要的作用。鑄鐵、黃銅、青銅和鋁合金部件由于其彈性模數較小，因此要比鋼件更加脆弱，特別是在對配合件進行車削時，夾持變形會造成所給定的公差范圍超限，并導致廢品產生。

在車削工件上對卡盤的布置作標識，通常被夾緊的工件在車削加工之后，在設備上仍會呈現完好的圓形。薄壁工件在裝卡之后，或多或少會呈現出非圓形狀，通過測圓工具可以明顯觀測到。因此必須在工件上標識出卡盤的分布情況，以便可以識別夾持力是否引起了變形。

圖1 對材料的自由夾持可以導致無規則的形狀誤差

圖1和圖2即通過簡易的方式顯示因車削加工造成圓度缺陷的各種原因。鑄件應力消除時也可能會出現不規則的形狀誤差，這與帶有局部材料聚積的特殊工件造型有著重要關聯。對圓度誤差與夾持位置的明確劃歸是無法做到的，對苛刻表面的試車削、松弛和精車削，或在加工之前對原料工件進行自由退火，將有助于提高工件的質量。

圖2 通過卡盤夾持力的作用，而產生有規則的變形

在圖2的例子中，工件很明顯受到卡盤夾持力的作用而變形，其孔部在卡盤區域有些向內擠壓。因此，該處在工件的松開和退出之后，會有過多的材料被磨削的情況。最簡單的辦法就是考慮降低夾持壓力。對此，必須注意卡盤在此狀況下是否還有足夠的夾持力，因為磨光工序通常需要較高的切削速度和轉速。在沒有離心力平衡的條件下，夾持力容易下降到危險水平。因此，制造廠商針對工作轉速下對卡盤夾持力的測定要求必須嚴格遵守。

一、圓度測定反映誤差原因

不僅這兩種誤差源相互之間的差異很明顯，圓度測定也常常顯示出介于兩種情形之間的某種混合形狀。它可以提供有關誤差源原因的信息，以便采取補救措施。

圖3 帶有硬質卡鉗的QLC－KT型強力卡盤

如果夾持力的降低沒有帶來令人滿意的結果，則可以建議對所使用的卡盤進行分析。如灰口鑄鐵的外殼件等原料工件，往往采用硬質標準階梯狀卡盤進行夾持（圖3）。其夾持面的卡齒在較長時間的使用之后，會自然磨損而逐漸變鈍，夾持和緊固效果減弱，工件在加工過程中打滑或從卡盤脫出的危險性由此逐步增加。

圖4 KBNKLA爪形卡盤（a）和扇形卡盤（b）具有更高的安全性

二、硬質階梯式卡盤

每個加工企業都能夠保持一定存量的硬質階梯卡盤，這將是一件值得提倡的事情。這方面的費用要遠低于加工當中工件脫離而造成的損失費用。新型卡盤由于其夾持效果好，所需的夾持力可以較低，因此工件的變形程度較小。帶有錐角齒的爪形卡盤（圖4）可以提供更高的安全性，這種卡盤可以緊緊抓住工件的表面，在與鋪路磚一齒的階梯卡盤具有同等夾持力的情況下，可以實現雙倍的切削力，同時所需投入的費用也低，有助于提高加工質量和加工安全性。卡具制造廠商可以提供各種不同造型和不同規格的此類卡盤。擺爪式卡盤在夾持敏感的原料工件時具有特別的優勢（圖5），擺動橋把夾持力分配到雙倍數量的夾持點上，每個夾持點都只承受一半的力，工件上各夾持點之間的彎曲彈性范圍得以縮小。如果夾持點的分布達到最佳的程度（均勻地分布在圓周上），則工件的變形大約可以減小到原變形量的10％，而無需降低卡盤的夾持力。

圖5 帶有擺爪（b）的卡盤（a）

在已經車削完畢的工件直徑上夾持的狀況下，可以使用應用范圍更加廣泛的硬質卡盤（圖6）。旋入的夾持直徑在整個圓周上支撐工件，即使在較大的夾持力下工件也不會發生變形。這種卡盤可以由不同的廠商提供，屬于特殊造型，可依據工件圖紙進行最佳的設計和制造。

圖6 帶有大尺度卡鉗的強力卡盤專門用于在已經車削完畢的工件直徑上夾持

針對大批量相同或類似工件的加工，可以采用特殊的夾持器械。尤其對于薄壁的環，使用帶有6或12個直徑為400～4000mm卡盤的機械傳動式杠桿平衡卡盤，可以獲得很好的效果（圖7）。在各個卡盤之間形成一種夾持量和夾持力的均衡狀態，因此，即使工件的圓周存在誤差，工件也可以安全且無變形地被夾持住。此外，夾具還可以通過手動和自動被切換到一種純中心夾持方式。

圖7 帶有快速可調卡鉗的6WAZM型六卡鉗杠桿平衡卡盤夾持薄壁的環，可以獲得很好的效果

三、夾持力軸向作用于支座上

針對特別容易變形和不規則形狀的工件，通常采用指形卡盤。在這種情況下，夾持力并非以徑向方式作用，而是由指形卡盤軸向作用于所設定的對中點和支撐點（圖8），工件的徑向變形在最大程度上得以避免。在指形卡盤上，可以結合先前的對中卡盤和較小的夾持力以及強勁的軸向夾持。此外，還有很多的特殊卡盤不僅可以用于環形工件，同時也可以用于各種復雜形狀的工件。

圖8 機械傳動的FLDA型對中指形卡盤特別應用于容易變形和不規則形狀的工件

此類夾具大部分都是為特定形狀的工件而設計的，并由專業化的夾具技術公司按照客戶訂單的要求進行設計和制造。當然，這種卡盤要比批量加工的標準夾具價格高，但是可以極大提高加工質量和生產效率，在較短的時間內即可收回成本。