摘要：斜齿滑块式手动卡盘是一种高性能的卡盘，可以满足高转速和高精度的要求。本文分析了这种卡盘的结构特点和性能
，介绍了手动卡盘的接口型式。
关键词：手动卡盘 斜齿滑块 车床
Structure characteristic and performance analyze of
Wedge bar type manual chuck
Abstract: Wedge bar type manual chuck is one of high-performance chuck, can meet the high rotational speed
and high-accuracy request . This text has analysed the structure characteristic and performance of this
kind of chuck . Have introduced the interface pattern of the manual chuck .
Key words: Manual chuck Oblique rack slippery Lathe
1 引言
在普通车床和经济型数控车床上，通常使用手动卡盘。国内的手动卡盘通常为盘丝型卡盘。近年来，随
着车床主轴转速的不断提高，盘丝型卡盘由于本身结构的原因，往往不能够满足转速和精度的要求。这
时就需要使用能满足高转速和高精度要求的斜齿滑块式手动卡盘。德国某公司生产的ROTA-SPlus、
ROTA-G系列卡盘就是高性能的斜齿滑块式手动卡盘。
2 斜齿滑块式手动卡盘的结构特点
2.1 斜齿滑块式手动卡盘的结构
图1是斜齿滑块式手动卡盘的结构剖视图。
图1 斜齿滑块式手动卡盘的结构剖视图
斜齿滑块式手动卡盘上卡爪的驱动过程为：用卡盘钥匙转动丝杆，丝杆带动滑块1在滑槽内移动，该滑
块又通过同步盘带动另外两个滑块移动，保持三个滑块同步。
图2 卡盘的同步驱动机构 图3 滑块和卡爪的斜齿啮合
图2为斜齿滑块式手动卡盘的同步驱动机构。三个滑块的顶部带有斜齿，和卡爪底部的斜齿构成斜面啮
合关系（图3）；在卡盘盘体上有三个均匀布置的滑槽，滑槽的方向与径向垂直；当三个滑块在滑槽内
移动时，通过滑块顶部和卡爪底部斜齿的啮合将滑块的运动转换成卡爪的径向移动,夹紧或松开工件。
ROTA系列斜齿滑块式手动卡盘设有卡爪快换机构，当按下位于卡盘侧面的按钮时，可将卡爪抽出，一分
钟之内可以更换所有卡爪，数秒钟就能改变夹持直径。ROTA系列手动卡盘中还设有多种保险机构，以防
止误操作产生的危害。
2.2 盘丝型手动卡盘的结构
图4为盘丝型手动卡盘的结构简图。当用卡盘钥匙转动三个驱动小伞齿轮之一时，与小伞齿轮啮合的
大伞齿轮随之转动，大伞齿轮的背面是平面螺纹（等进螺纹线），与平面螺纹相啮合的三个卡爪随着平
面螺纹的转动而同时向心或离心移动，实现工件的夹紧或松开。
图4 盘丝型卡盘的结构简图
2.3 斜齿滑块式手动卡盘和盘丝型手动卡盘的比较
与盘丝型手动卡盘相比，斜齿滑块式手动卡盘有许多优点。表1列出了两者的比较。
表1斜齿滑块式手动卡盘与盘丝型手动卡盘的比较
斜齿滑块式手动卡盘 | 盘丝型手动卡盘 |
滑块齿与卡爪齿之间为大面积接触 | 平面盘丝齿与卡爪齿之间为线接触 |
由于有利的接触条件和特有的内部传动机构形式，可以实现很大的夹紧力和很高的转速。 | 由于不利的接触条件和盘丝传动形式，夹紧力和转速的提高受到限制。 |
滑块齿与卡爪齿的接触部位有很好的耐磨性 | 平面盘丝齿与卡爪齿的接触部位耐磨性较差 |
盘体和滑块均经热处理硬化 | 盘体和平面盘丝齿通常不经热处理硬化 |
重复夹紧精度高，夹紧精度因磨损小而可以长期保持。 | 重复夹紧精度不够高，夹紧精度因磨损较大而丧失较快。 |
卡爪更换迅速 | 更换卡爪需要较长时间 |
整体爪或滑座可以调转180度使用 | 整体爪或滑座不能调转180度使用 |
夹持范围大，夹持直径可以很快改变。 | 夹持范围大，夹持直径大幅度改变时间较长。 |
价格较高，但使用寿命长，性能价格比好。 | 价格较低,但使用寿命短，需要经常更换。 |
3 斜齿滑块式手动卡盘的性能分析
斜齿滑块式手动卡盘的滑块移动方向垂直于卡爪的离心力方向，滑块顶部的斜齿和卡爪底部的斜
齿啮合时为面接触，因而卡盘的夹持力大，夹持力受离心力的影响很小，可以用于高工作转速的
场合。表2是ROTA-SPlus系列卡盘的性能参数。
表2 ROTA-SPlus系列卡盘的性能参数
卡盘型号 ROTA-SPlus | 最高工作转速 (min-1) | 最大夹持 力（daN） | 最大扳紧 力矩(Nm) | 惯性矩 (kgm2) | 每个卡爪 的行程(mm) |
160-42 | 5200 | 6000 | 70 | 0.028 | 6.5 |
200-52 | 4600 | 9500 | 100 | 0.082 | 6.8 |
250-62 | 4000 | 16000 | 200 | 0.252 | 7.5 |
315-92 | 3200 | 18000 | 210 | 0.757 | 9.7 |
400-102 | 2200 | 23000 | 245 | 2.0 | 12 |
500-162 | 1500 | 27000 | 320 | 5.5 | 12 |
630-252 | 1000 | 29000 | 350 | 17.5 | 15 |
注：卡盘型号中第一个数字表示卡盘外径，第二个数字表示中空卡盘的中孔直径。例如：ROTA-SPlus 160-42表示该
卡盘的外径为φ160mm，中孔直径为φ42mm。
在车削加工中，卡盘的重复夹紧精度很重要，由于斜齿滑块式手动卡盘的滑块与卡爪之间的啮合为面
接触，重复夹紧精度高，可以达到0.01～0.02mm；耐磨损，夹紧精度可以长期保持。如果对卡爪进行配
车或配磨，可以使夹持精度进一步提高。图5是ROTA系列手动卡盘径向跳动和端面跳动的测量示意图，
表3为ROTA-SPlus系列卡盘径向跳动和端面跳动的最大容许值。卡盘的实际精度一般都优于表3中的精度指
标。
图5 ROTA系列手动卡盘径向跳动和端面跳动测量示意图
表3 ROTA-SPlus系列卡盘径向跳动和端面跳动的最大容许值
ROTA-SPlus | Md(Nm) | L(mm) | d(mm) | TR1max(mm) | D(mm) | B(mm) | TR2max(mm) | TP1max(mm) |
160-42 | 40 | 60 | 34 | 0.03 | 140 | 20 | 0.03 | 0.02 |
200-52 | 70 | 80 | 41 | 0.04 | 155 | 20 | 0.04 | 0.02 |
250-62 | 80 | 80 | 41 | 0.04 | 216 | 25 | 0.04 | 0.03 |
315-92 | 90 | 120 | 55 | 0.05 | 243 | 25 | 0.05 | 0.03 |
400-102 | 100 | 120 | 119 | 0.05 | 243 | 30 | 0.05 | 0.03 |
500-162 | 100 | 160 | 119 | 0.06 | 243 | 30 | 0.06 | 0.03 |
630-252 | 100 | 160 | 120 | 0.06 | 270 | 30 | 0.06 | 0.03 |
注：检测时卡盘使用STF型整体硬爪；Md（Nm）—扳紧力矩。
4．斜齿滑块式手动卡盘的接口型式
卡盘接口是指卡盘与车床主轴的连接部位。德国手动卡盘的接口型式有：圆柱面定心接口和1∶4的圆锥面定心接口。
ROTA-SPlus系列卡盘的圆柱面定心接口的尺寸见表4，圆柱面定心接口的卡盘通过中间过渡法兰也可以配1∶4的圆锥
面定心接口的车床主轴；手动卡盘的1∶4圆锥面定心接口有：符合德国工业标准DIN55028的A型、C型和符合DIN55029的
卡盘接口。分别配装于符合DIN55026的A型、符合DIN55027和DIN55029的车床主轴。中国国家标准中相对应的是：
GB/T5900.1－1997 A2型、GB/T5900.3－1997卡口型和GB/T5900.2－1997凸轮锁紧型卡盘和车床主轴接口。
表4 ROTA-SPlus系列卡盘圆柱面定心接口的尺寸
ROTA-SPlus | 160-42 | 200-52 | 250-62 | 315-92 | 400-102 | 500-162 | 630-252 |
接口尺寸 （mm） | φ145 H6 ×5 | φ185 H6 ×5 | φ235 H6 ×6 | φ300 H6 ×6 | φ380 H6 ×6 | φ460 H6 ×6 | φ580H6 ×6 |
注：接口尺寸中，第一组数字表示接口直径（孔径）和配合性质，第二个数字表示接口长度尺寸。例如：φ145 H6×5表示接
口孔径为φ145mm，配合性质为H6，接口长度尺寸为5mm。
5. 参考文献 【略】
时间（2010-7-23） 来源：http://www.gcity.com.cn 编辑： 浏览（6062）
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