端面驱动卡盘顶紧力分析

冯小庭，刘宏利，刘明玺

(西安铁路职业技术学院，陕西 西安 710026)

0 引言

与传统外圆夹持卡盘相比，端面驱动卡盘在轴类零件加工时，无需掉头、定位精度高，高速切削时没有离心力失效的问题，受到了广泛的应用。顶紧力过大，容易增加机床负荷，造成工件弯曲变形；顶紧力过小容易造成工件脱落等安全事故，因此对端面驱动卡盘顶紧力研究有着现实的意义。

大量文献对端面驱动卡盘设计以及运动做了大量分析研究[1-2]。邹俊俊在CATIA中对其工作状态进行了模拟与分析[3]。刘宏利等建立了端面驱动卡盘几何模型,并对卡盘夹紧运动进行了分析[4]。赵宏伟等建立了机床振动力学模型，为分析机床振动对顶紧力影响提供依据[5-6]。

本文根据切削力的经验公式对端面驱动卡盘进行顶紧力分析，获得了只计驱动销与工件摩擦力、考虑驱动销微量嵌入工件表面产生滑移抗力以及机床振动3种情况所需顶紧力；给出不同情况顶紧力计算公式，并对顶紧力进行实验验证。

1 端面驱动卡盘设计

卡盘工作原理如图1所示[3-4]。1)定位原理：卡盘采用卡盘顶尖10和尾座顶尖11进行定位，具有定位速度快、精度高的特点。2)夹紧驱动原理：驱动销9与尾座顶尖11实现零件轴向夹紧，其中驱动销提供端面驱动力。3)端面浮动找平原理：当驱动销9两侧不平时，在驱动销的推力作用下，旋转块8绕着连接轴7转动，带动驱动销往复运动，从而实现浮动找平。

1—顶尖座；2—卡盘外壳；3—卡盘连接体；4—限位销；……