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摘 要：动力卡盘的危险主要是在夹紧力不足时，夹持的工件从动力卡盘中飞出，造成事故。本文重点就动力卡盘的夹持状态进行在线实时监测，同时结合笔者工作就动力卡盘对加工精度的影响做了探讨和分析。
关键词：数控车床；动力卡盘；在线监测；加工精度
1.数控车床
随着科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出越来越高的要求，迫切需要一种灵活的、通用的和能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床。“数字控制机床”就是在这样的背景下应运而生并不断发展，它为单件、小批生产的精密零件提供了自动化加工手段。数控机床将加工过程所需的各种操作和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用或通用计算机，对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。
2.动力卡盘在线监测试验
数控车床动力卡盘的动力源通常以液压动力和电动动力为主要来源，以下内容将以液压驱动卡盘运转的方式进行分析。液压动力卡盘通常由卡盘、液压缸以及相连接的附件组成，通过液压阀组将液压油缸和液压动力源连接实现卡盘在线实时监测，回转液压缸的供油压力由溢流阀调节（此溢流阀通常安装在液压源上），动力卡盘的夹紧和松开由电磁方向阀控制，供油压力由压力传感器检测，压力传感器和输入推拉力传感器的电信号经数据采集卡传输给计算机，计算机控制信号经数模转换后控制比例溢流阀。
回转液压缸分别输出拉力和推力，驱动动力卡盘夹持工件外圆和内撑工件里孔。计算机输出正弦信号，控制比例溢流阀输出正弦变化的压力信号，测力杆测得的推拉力变化与供油压力变化吻合较好，拉压力传感器能准确地监测动力卡盘的输入推拉力的变化。拉压力直接监测同样适用于监测不带液压锁的回转液压缸驱动的动力卡盘。
3.动力卡盘部件对加工精度影响
当下数控车床卡盘的安装不只是改善卡盘连接附件的精度等级， 也要保证装配工人的操作水平，保证装配后的卡盘在使用过程中的精度，和加工零件所达到的产品质量。
数控车床主要针对两种零件进行加工，短、长棒料工件及环形工件。工件的形状误差和位置误差主要是由于卡盘夹持不精确引起的， 称为卡盘的夹持精度。如果要对一些棒料工件进行加工，车床夹具应时刻保证工件轴线与车床主轴中心线重合， 这样不会对工件的形位精度造成不利的影响。而环形工件的圆度误差主要是由夹紧力引起工件变形造成的 ，动力卡盘本身很好的自定心性能， 其误差主要是由内部元件的误差及磨损、卡爪夹持表面的形状误差等因素造成的。形成圆柱件圆柱度误差的一个重要原因是卡盘的夹持刚度低。圆柱件的圆度误差则是由卡盘夹持刚度的方向性变化引起的。由动力卡盘精度分析及其精度检验可知，卡盘本身的制造及安装误差将给零件精度带来很大影响。如何减小零/部件制造及安装误差成为卡盘设计时应重点考虑的问题。
3.1夹紧力损失
夹紧力损失是制约液压动力卡盘转速提高的关键因素。理想的液压动力卡盘，在整个工作过程中夹紧力保持恒定不变。但由于卡爪受离心力作用，实际夹紧力随转速的增加而减小，离心力正比于转速的二次方，高速旋转时夹紧力损失非常严重。国外学者对楔式动力卡盘的动态夹紧力进行实验研究，并利用建立的手动盘丝卡盘的夹紧力损失ΔF模型进行解释：
3.2提高卡盘关键零/部件的精度
要想提高动力卡盘的运动精度，应适当提高卡盘关键零/部件的形状精度和位置精度以及卡盘的几何精度。对于动力卡盘，应保证传动零件（主要包括滑轴）同轴度、三卡爪的同心度以及滑座与滑块联接的综合误差；动力卡盘卡体的端面跳动和径向跳动公差；连接盘止口支承面的精度。
3.3减小传动和啮合间隙
从三爪自定心卡盘的结构上分析，它的各个部分几乎都是间隙配合，比如卡爪的工字槽和卡盘壳体来回滑动，存在一定的间隙；弧形滑块在盘体滑槽中需要转动，存在间隙；卡盘紧固在法兰盘上存在径向窜量，这三种误差合在一起形成积累误差，集中反映在工件的径向圆跳动上。随着磨损的增加，各部位的间隙也明显增加，这就是定心误差变大的原因，应采取措施消除或补偿存在的间隙。
4.结束语
数控机床的加工精度问题随着机床的产生由来已久，而 动力卡盘的夹持精度对其有直接影响。现有的动力卡盘在使用的情况下， 表现的主要问题一是夹紧力的丢失， 二是如何保持自身零部件在使用过程中的精度不变，针对以上两个问题本文对回转油缸驱动动力卡盘推、拉力的问题进行了分析和实验证。为动力卡盘的可靠性和使用安全提供一定的参考，也为数控机床高速切削下的加工精度问题提供了解决途径。同时针对卡盘自身在装配和使用过程中存在的问题做了分析，为避免使用数控机床时零件受卡盘因素影响其质量度降到最低。
参考文献：
[1]吴丹.机床进给系统用直线电机综述[J].制造技术与机床，2012
[2]叶云岳.直线电机在现代机床业中的应用[J].电机技术，2013
关键词：数控车床；动力卡盘；在线监测；加工精度
1.数控车床
随着科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出越来越高的要求，迫切需要一种灵活的、通用的和能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床。“数字控制机床”就是在这样的背景下应运而生并不断发展，它为单件、小批生产的精密零件提供了自动化加工手段。数控机床将加工过程所需的各种操作和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用或通用计算机，对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。
2.动力卡盘在线监测试验
数控车床动力卡盘的动力源通常以液压动力和电动动力为主要来源，以下内容将以液压驱动卡盘运转的方式进行分析。液压动力卡盘通常由卡盘、液压缸以及相连接的附件组成，通过液压阀组将液压油缸和液压动力源连接实现卡盘在线实时监测，回转液压缸的供油压力由溢流阀调节（此溢流阀通常安装在液压源上），动力卡盘的夹紧和松开由电磁方向阀控制，供油压力由压力传感器检测，压力传感器和输入推拉力传感器的电信号经数据采集卡传输给计算机，计算机控制信号经数模转换后控制比例溢流阀。
回转液压缸分别输出拉力和推力，驱动动力卡盘夹持工件外圆和内撑工件里孔。计算机输出正弦信号，控制比例溢流阀输出正弦变化的压力信号，测力杆测得的推拉力变化与供油压力变化吻合较好，拉压力传感器能准确地监测动力卡盘的输入推拉力的变化。拉压力直接监测同样适用于监测不带液压锁的回转液压缸驱动的动力卡盘。
3.动力卡盘部件对加工精度影响
当下数控车床卡盘的安装不只是改善卡盘连接附件的精度等级， 也要保证装配工人的操作水平，保证装配后的卡盘在使用过程中的精度，和加工零件所达到的产品质量。
数控车床主要针对两种零件进行加工，短、长棒料工件及环形工件。工件的形状误差和位置误差主要是由于卡盘夹持不精确引起的， 称为卡盘的夹持精度。如果要对一些棒料工件进行加工，车床夹具应时刻保证工件轴线与车床主轴中心线重合， 这样不会对工件的形位精度造成不利的影响。而环形工件的圆度误差主要是由夹紧力引起工件变形造成的 ，动力卡盘本身很好的自定心性能， 其误差主要是由内部元件的误差及磨损、卡爪夹持表面的形状误差等因素造成的。形成圆柱件圆柱度误差的一个重要原因是卡盘的夹持刚度低。圆柱件的圆度误差则是由卡盘夹持刚度的方向性变化引起的。由动力卡盘精度分析及其精度检验可知，卡盘本身的制造及安装误差将给零件精度带来很大影响。如何减小零/部件制造及安装误差成为卡盘设计时应重点考虑的问题。
3.1夹紧力损失
夹紧力损失是制约液压动力卡盘转速提高的关键因素。理想的液压动力卡盘，在整个工作过程中夹紧力保持恒定不变。但由于卡爪受离心力作用，实际夹紧力随转速的增加而减小，离心力正比于转速的二次方，高速旋转时夹紧力损失非常严重。国外学者对楔式动力卡盘的动态夹紧力进行实验研究，并利用建立的手动盘丝卡盘的夹紧力损失ΔF模型进行解释：
3.2提高卡盘关键零/部件的精度
要想提高动力卡盘的运动精度，应适当提高卡盘关键零/部件的形状精度和位置精度以及卡盘的几何精度。对于动力卡盘，应保证传动零件（主要包括滑轴）同轴度、三卡爪的同心度以及滑座与滑块联接的综合误差；动力卡盘卡体的端面跳动和径向跳动公差；连接盘止口支承面的精度。
3.3减小传动和啮合间隙
从三爪自定心卡盘的结构上分析，它的各个部分几乎都是间隙配合，比如卡爪的工字槽和卡盘壳体来回滑动，存在一定的间隙；弧形滑块在盘体滑槽中需要转动，存在间隙；卡盘紧固在法兰盘上存在径向窜量，这三种误差合在一起形成积累误差，集中反映在工件的径向圆跳动上。随着磨损的增加，各部位的间隙也明显增加，这就是定心误差变大的原因，应采取措施消除或补偿存在的间隙。
4.结束语
数控机床的加工精度问题随着机床的产生由来已久，而 动力卡盘的夹持精度对其有直接影响。现有的动力卡盘在使用的情况下， 表现的主要问题一是夹紧力的丢失， 二是如何保持自身零部件在使用过程中的精度不变，针对以上两个问题本文对回转油缸驱动动力卡盘推、拉力的问题进行了分析和实验证。为动力卡盘的可靠性和使用安全提供一定的参考，也为数控机床高速切削下的加工精度问题提供了解决途径。同时针对卡盘自身在装配和使用过程中存在的问题做了分析，为避免使用数控机床时零件受卡盘因素影响其质量度降到最低。
参考文献：
[1]吴丹.机床进给系统用直线电机综述[J].制造技术与机床，2012
[2]叶云岳.直线电机在现代机床业中的应用[J].电机技术，2013