车床卡盘的保养

◎保养与点检

• 加脂间隔液压动力卡盘

  多为每天 1 次（每班 1 次）左右。高速旋转或大量使用水溶性切削液时应缩短间隔

  卡盘故障最常见的原因是润滑不足或润滑不当。磨损加剧，有因夹持力不足导致工件脱落的危险（丰和工业）。Haas 的保养计划 RD0035 为“每周”。按每天 1 班计算，北川、丰和、RÖHM 大致相同，SCHUNK NCO2 和 Haas 的间隔更长^{[1][2][3][4][5][6][7][8]}

  发布方	对象	间隔
  北川铁工所	标准动力卡盘（BR、B-200 等）	每天（开机时 1 次）。高速或大量使用水溶性切削液时缩短
  丰和工业	动力卡盘（H011MC、H01MA 等）	每 8 小时 1 次。始终有切削液喷淋时每 4 小时 1 次
  RÖHM	手动加脂式动力卡盘	每 8 运转小时或每夹持 1000 次（每个油嘴约 0.5 cm³）
  SCHUNK	ROTA NCO2（楔式）	每 24 运转小时
  SCHUNK	ROTA TB（气动式）	通常每天或每 16 小时，大量使用切削液时每班或每 8 小时
  Hurco	TM 系列数控车床的卡盘	每日
  Haas Automation	数控车床的卡盘	卡爪加脂每周

• 每个部位的加脂量液压动力卡盘

  北川 BR 每个基爪油嘴：BR05 为 3 g、BR06 为 4 g、BR08 为 6 g、BR10 为 10 g、BR12 为 12 g

  没有用量参考就会出现加多或加少。RÖHM 约为 0.5 cm³，数量级不同。用量请遵照各机型的使用说明书，不要一概而论^[2]（单一资料·仅供参考）

• 加脂方法液压动力卡盘

  关闭主电源，把卡爪置于指定位置后，用黄油枪从各基爪的油嘴注入。注入后不夹工件，开合卡爪数次使润滑脂分布均匀

  只注入一部分时润滑脂到不了滑动面，分布不均则会造成不平衡。加脂时卡爪的位置因机型而相反：北川 BR、丰和 H3KTA、RÖHM 为“张开状态”，丰和 H011MC 和 SCHUNK ROTA TB 为“闭合（后退）状态”。丰和 H011MC 指出，在张开状态下注入会到不了滑动面，或因注入过多而使卡爪无法闭合^{[2][4][3][5][7]}

• 加脂过多时液压动力卡盘

  拆下卡盘体外周排脂孔的堵头，开合卡爪把多余的润滑脂挤出

  加得过多会使拉管的动作变沉^[3]（单一资料·仅供参考）

• 使用的润滑脂动力卡盘、手动卡盘

  使用卡盘厂商指定的润滑脂。丰和工业和 Hurco 用 Molykote EP 润滑脂，SCHUNK 用 LINOMAX plus，RÖHM 用锂皂基的 F80，北川铁工所用专用的 CHUCK GREASE PRO

  使用指定以外的润滑脂会对夹持力、摩擦、磨损产生不良影响。北川指出，普通锂基润滑脂在高载荷下容易从接触面挤出^{[3][8][6][5][2][9]}

• 偶尔让卡爪走完全行程动力卡盘

  持续在短行程（不到全行程的一半）下使用时，最迟每夹持 500 次，就让卡爪走到端部数次

  让润滑脂回到传力面，保持较高的夹持力^[6][10]（单一资料·仅供参考）

• 用夹持力计测量夹持力动力卡盘

  定期用夹持力计测量实际夹持力。在与使用时相同的状态（相同卡爪、相同档位）下测量

  即使规格相同的卡盘，夹持力也会因润滑脂状态、卡爪形状、液压油粘度而有很大差异。意外下降会导致工件飞出（北川）^{[11][7][6][3][5]}

  发布方	频率
  北川铁工所	未明确规定（建议用夹持力计管理，重新装配后确认）
  丰和工业	视使用方式需要定期测量（引用 ANSI B11.6 的指南）
  RÖHM	运行初期每周 1 次，在下一次加脂之前测量
  SCHUNK	由使用者决定。新的生产开始前以及保养间隔期间也要测
  RÖHM（DURO-A RC）	每 6000 小时或每年 1 次

• 夹持力降到最大值的 80% 时加脂动力卡盘

  定期测量夹持力时，若只有最大夹持力的 80%，就要加脂（SCHUNK）

  可根据实际使用情况确定加脂间隔^[6][7]（单一资料·仅供参考）

• 确认夹持力能否保持动力卡盘

  夹着夹持力计放置超过 10 分钟，确认夹持力不下降。最迟每夹持 5000 次进行一次（SCHUNK）

  检查是否因油缸或密封泄漏而使夹持力丧失^[7]（单一资料·仅供参考）

• 拆解清洁动力卡盘

  定期拆解清洁，更换磨损、损坏的零件

  即使加了脂，细小的切屑和氧化皮也会积在内部，妨碍动作（丰和）。切削液会冲掉润滑脂（SCHUNK）^{[2][12][9][3][4][6][7][5]}

  发布方	间隔
  北川铁工所	6 个月或 10 万次行程（加工铸件为 2 个月）
  丰和工业	1000 小时
  SCHUNK	ROTA NCO2 每年 1 次或每 2500 小时，ROTA TB 视脏污程度在需要时或每 1200 小时
  RÖHM	由现场决定。最迟在动作变沉、夹持力下降时

• 内部的切屑动力卡盘

  内部进入大量切屑时要拆解清洁

  切屑积存会使夹持力下降，卡爪行程不足。在这种状态下切削，工件会脱落^[3][7][13]

• 确认卡爪行程液压动力卡盘

  作业前，不夹工件开合卡爪，查看基爪的基准线是否走满全行程。夹住工件时基准线应在适当范围内（北川 BR 为 1~2.7 mm）。丰和指出，应在去掉行程两端各 1/4 的范围内夹持

  若因切屑堆积或拉紧螺母松动导致行程不足，存在没夹紧就旋转的危险^[2][14][4]

• 作业结束时清洁卡盘动力、手动

  用气枪等吹掉卡盘体和滑动面上的切屑（北川）

  防止切屑进入内部。RÖHM 提醒不要向卡爪导向处和缝隙吹气（会把切屑推向深处）。Hardinge 和 HAINBUCH 也指出某些部位不要使用压缩空气^[2][15]（单一资料·仅供参考）

• 检查螺栓是否松动液压动力卡盘

  每 3 个月检查各部位螺栓是否松动（北川 BR、B-200）

  松动着旋转，卡爪和工件会飞出^[2][12]（单一资料·仅供参考）

• 更换卡爪时清洁安装面动力、手动

  先清洁上爪与基爪（底爪）的安装面和齿纹再装上。压缩空气吹不掉的脏污，用清洗油浸润后用刷子刷（丰和）

  残留杂物会降低跳动精度^[3][7][2]

• 按规定扭矩拧紧卡爪安装螺栓液压动力卡盘

  用扭矩扳手将附带的螺栓拧到规定扭矩。北川为 M8:33、M10:73 N·m（强度等级 12.9），丰和 H01MA 为 M8:29.4、M10:57.9 N·m。每个上爪用 2 根螺栓紧固（丰和）

  拧紧不足、螺栓数量不足、长度不对会导致螺栓损坏以及卡爪、工件飞出。SCHUNK 指出拧紧不足会使跳动变大。拧紧扭矩请使用各机型的值^{[14][2][4][7]}

• 软爪要在与加工时相同的条件下成形动力、手动

  动力卡盘用与加工时相同的油压（北川为相同或略高）成形，手动涡盘卡盘用相同的扳手扭矩成形

  成形与加工时的夹持条件不同，会出现精度不良或打滑^{[3][7][2][15]}

• 夹持工件时卡爪的位置动力卡盘

  丰和指出应在行程中央附近夹持。SCHUNK 指出只使用行程的 2/3，其余作为余量

  在行程端部夹持，会夹不牢或夹持力不足^[3][7]

• 卡爪不要伸出过多动力卡盘

  软爪最好不要超出卡盘外径（厚生劳动省的手册）。丰和要求上爪的调整范围在尺寸表范围内，北川要求在 T 形螺母不从基爪外周侧伸出的状态下使用

  伸出过多会使离心力增大，导致基爪、爪螺母损坏^[16][4][14]

• 使用重卡爪、高卡爪时要降低条件动力卡盘

  不使用比标准软爪更重的上爪（丰和）。对于重的、重心偏外的卡爪，要计算离心力造成的夹持力损失，并降低输入和转速（北川）

  卡爪越重，旋转时损失的夹持力越大^[3][17][2]

• 不超过允许最高转速动力卡盘

  每次加工都要重新确认转速，不得超过允许最高转速。所需夹持力和转速通过试切确定，加工前要确认夹持力已达到（北川）

  夹持外径时，夹持力会随旋转因离心力而减小，超过极限时工件会突然脱落。丰和以“夹持力降为静止时的 1/3 的转速”来确定最高转速。北川（引用 JIS B 6150）和 SCHUNK（引用 EN 1550）要求“离心力造成的损失在静态夹持力的 2/3 以下”，思路相同^{[3][17][2][6]}

• 回转油缸的锁紧阀与电磁阀回路液压动力卡盘

  使用内置锁紧阀（单向阀）的油缸，电磁阀采用断电后仍能保持夹持的回路。主轴旋转期间不要停液压泵或操作换向阀

  防止因停电、泵故障使夹持力瞬间丧失。北川将其作为 JIS B 6150:2015 的要求加以介绍^[14][18][4]

• 管理回转油缸的液压油回转液压油缸

  液压油用相当于 ISO VG32（40℃时 32 mm²/s）的抗磨、消泡油。北川 SR 约每半年换油 1 次、每 2~3 个月清洗滤网，丰和 C1TA 约每年换油 1 次、约每月清洗滤网 1 次、约每周排放油箱底部积水 1 次

  液压油的脏污、劣化会影响油缸的发热、泄油量和动作速度。丰和指出，由于用泄油冷却并润滑轴承，清洁度最为重要^[19][18]

• 更换卡盘后要重新设定油压液压动力卡盘

  不同型式卡盘的“油压与夹持力”关系斜率不同，所以要根据能得到与更换前相同夹持力的输入重新计算油压。例：BB208＋SR1566 时为 1.7 MPa，换成 BR08 后需要 2.0 MPa（北川）

  即使油压相同，夹持力也会变^[11][20]（单一资料·仅供参考）

• 查看卡盘的油压表液压动力卡盘

  Hurco 的 TM 系列将卡盘油压上限定为 40.8 kg/cm²，加工硬材料时调高，加工软材料时调低。厚生劳动省数控车床手册的课题示例中，夹持后要确认压力表约为 1 MPa

  油压决定夹持力^[8][16]

• 给手动涡盘卡盘加油（加脂）手动涡盘卡盘

  每天 1~2 次。高速或大量使用水溶性切削液时增加次数。北川的 JN 型用黄油枪从油嘴注脂，SC 型从球形油杯注入相当于 ISO VG32 的油

  润滑不良会导致动作不良、夹持精度下降、烧结以及因夹持力下降造成工件飞出^[15][21]（单一资料·仅供参考）

• 手动涡盘卡盘的拆解清洁手动涡盘卡盘

  每 6 个月或每 2 万次（铸件等加工为每 2 个月至少 1 次）。切屑进入涡盘或齿轮时要立即拆解清洁。拆解时先拔出定位销和小齿轮再拆盖板

  防止涡盘、小齿轮磨损^[15]（单一资料·仅供参考）

• 务必取下卡盘扳手手动卡盘

  拧紧后取下扳手。不要在扳手柄上套管子强行拧紧（北川）。Hardinge 也要求启动前取下卡盘扳手。SCHUNK 要求不要拆除防止钥匙留在卡盘上的机构

  不取下就旋转，扳手会飞出^[15][22][10]

• 涡盘卡盘的夹持精度与零件更换手动涡盘卡盘

  北川出厂时将装配状态的夹持精度调整在 30 µm 以内。哪怕更换一个零件，也可能无法恢复到出厂时的精度

  旧的涡盘卡盘，有时更换新品比修理更划算^[11]（单一资料·仅供参考）

• 碰撞后的检查动力、手动

  刀具或刀架撞到后，要立即停机，拆解清洁并检查有无破损、裂纹（北川）。SCHUNK 要求碰撞后先对卡盘和卡爪做裂纹检查再使用

  带伤使用会导致卡盘破损、工件飞出^[14][6]

• 损坏的前兆动力卡盘

  出现打滑、振刀、精度恶化、振动增大、提高油压夹持力也不上升等情况时，按使用说明书的对策处理，若不能恢复就停止使用（北川）

  在事前阻止卡盘损坏^[14]（单一资料·仅供参考）

• 卡盘标准—

  JIS B 6151:2015 涡盘卡盘（三爪涡盘卡盘）、JIS B 6150:2015 工件夹持用卡盘的安全要求（与 ISO 16156:2004 一致）、JIS B 6152:2008 带整体卡爪的自定心手动卡盘的检验条件（与 ISO 3089:2005 一致）

  ISO 16156 截至 2025 年 11 月正在对修订草案进行投票（英国机床行业协会 MTA）^{[23][24][25][26]}

÷动力卡盘夹持力与油压的计算（北川铁工所的步骤）

1. 根据卡爪夹持部中心的高度，在使用说明书的图上读出该卡盘的最大静态夹持力，静态夹持力取不超过该值
2. 求出质量矩＝单个卡爪的质量 × 重心半径 × 卡爪数量，再在图上读出加工转速下的夹持力损失
3. 动态夹持力＝静态夹持力 − 夹持力损失
4. 夹持扭矩＝动态夹持力 × 摩擦系数 × 夹持半径，抵抗倾覆的力矩＝动态夹持力 ÷ 卡爪数 ×（2/3 × 夹持长度 ＋ k × 摩擦系数 × 2 × 夹持半径）
5. 切削扭矩＝切深 × 进给 × 比切削阻力 × 切削半径，倾覆力矩＝切深 × 进给 × 比切削阻力 × 夹持部中心到切削位置的距离
6. 确认夹持扭矩和抵抗倾覆的力矩相对于切削扭矩和倾覆力矩是否足够大
7. 在图上读出所需静态夹持力对应的输入，再由油缸公式求出油压

k（取决于卡爪数的系数）

2 爪 1/2、3 爪 3/4、4 爪 2

推荐的安全系数

对切削扭矩，连续切削 2.5 以上、断续切削 3.5 以上；对倾覆力矩，连续 3.0 以上、断续 4.0 以上

油缸的推力与油压

使用推力 Q ＝ 最大推力 Qmax ×（使用油压 P − 0.25）÷（最高使用油压 Pmax − 0.25）。0.25 MPa 为机械损失部分

夹持力与推力

卡盘的夹持力 ＝ 最大静态夹持力 ×（油缸推力 ÷ 允许最大输入）

离心力造成的损失（北川 BR 使用说明书）

损失与转速的平方成正比。使用比标准更重的卡爪时，需加上 ΔFc ＝ 卡爪数 ×（m×r − m0×r0）×（2π×n/60）² × 10⁻⁶ [kN]（m、r 为所用卡爪的质量 kg 和重心半径 mm，m0、r0 为标准软爪）

夹持内径

输入取外径夹持允许最大输入的 1/2 以下

计算示例：条件

BB208，卡爪质量 1.2 kg，重心半径 72 mm，夹持部中心高度 60 mm，夹持半径 80 mm，夹持长度 15 mm，夹持部中心到切削位置 20 mm，转速 3500 min⁻¹，摩擦系数 0.1，切深 1.5 mm，进给 0.2 mm/rev，比切削阻力 2100 N/mm²，油缸 SR1566（最大推力 45.0 kN，最高使用油压 4.0 MPa）

计算示例：结果

静态夹持力 60 kN，质量矩 259.2 kg·mm，夹持力损失 38 kN，动态夹持力 22 kN，夹持扭矩 176 N·m（切削扭矩 50.4 N·m），抵抗倾覆的力矩 161.3 N·m（倾覆力矩 12.6 N·m），所需输入 24 kN，油压 2.25 MPa

北川提醒，此计算较为简化，最终应通过试切确认后再确定^[17][2]（单一资料·仅供参考）

▦北川 BR 系列的最高转速与夹持力（三爪液压动力卡盘）

动态夹持力是将标准软爪与外周对齐安装条件下的值。所有型号都满足 静态 − 损失 ＝ 动态^[27][2]（单一资料·仅供参考）