1.初始狀態(放松):彈性漲套松弛地套在錐形芯軸上,兩者之間留有微小間隙。此時漲套外徑小于待加工工件(如孔、管件)的內徑,工件可以輕松放入或取出。
2.施加軸向力(驅動):通過液壓、氣動或手動機構(如擰緊螺母),驅動錐形芯軸沿著軸線精確地移動。最常見的是芯軸向左移動(從操作者視角),深入漲套的錐孔中。
3.錐面擠壓與徑向擴張:當錐形芯軸向漲套的錐孔深處移動時,錐面與錐面緊密貼合。芯軸錐面的“大端”不斷擠壓漲套錐孔對應的“小端”區域。由于錐角的存在,芯軸的軸向運動被強制轉化為對漲套內壁的徑向向外壓力。
4.彈性變形(膨脹):漲套的薄壁結構在此徑向壓力下,被迫發生均勻的、可控的彈性變形。就像一個被撐開的氣球(但材料是金屬,變形在彈性極限內),漲套的外徑精確地、同步地增大。
5.夾緊工件:膨脹后的漲套外表面緊密、均勻地貼合在工件內孔壁上,產生強大的徑向夾緊力,將工件牢牢固定。這種夾緊力來源于漲套材料抵抗彈性變形的恢復力(想收縮回原狀但被錐面頂住),通過摩擦將力傳遞給工件。
6.自鎖效應(保持):錐角設計巧妙(通常小于摩擦角),使得芯軸一旦到位,工件加工時產生的切削力或振動反而會驅動芯軸更緊地楔入漲套,形成自鎖,確保夾緊可靠。
7.釋放(收縮):加工完成后,驅動機構反向作用,將錐形芯軸沿著軸線拉出(向右移動)。芯軸錐面的“小端”逐漸脫離對漲套的擠壓。漲套依靠自身的材料彈性,自動收縮恢復到原始較小的外徑狀態,與工件內孔脫離接觸,工件即可輕松取下。
核心要點:
*能量轉換:驅動機構的軸向力通過錐面配合,轉化為作用于漲套的徑向擴張力。
*彈性變形:漲套的薄壁彈性結構是實現均勻徑向膨脹的關鍵,變形在彈性范圍內,可反復使用。
*均勻夾緊:結構設計確保夾緊力沿圓周均勻分布,非常適合精密、薄壁或易變形工件的夾持,定位精度高。
*自鎖可靠:合理的錐角設計提供加工過程中的自鎖穩定性。
這種原理廣泛應用于汽車輪轂、軸承套圈、管件、齒輪等需要高精度、高同心度內孔定位的車削、磨削、銑削等加工場合。其動態膨脹過程清晰展現了力與形變的巧妙結合。
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