深入淺出的談一談彈簧夾頭（一）

yangkunlina

樓主，朋友，有夾盤形另件的拉緊式彈簧夾頭嗎。

菡龍2009

做批量活一直在用，就是精度不是太好，

waiwai0809

云里霧里，可能因?yàn)椴怀Ｓ冒伞?/td>

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學(xué)習(xí)

鰻魚雞湯飯

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% g9 W% D2 T% ], |# K《深入淺出的談一談彈簧夾頭》
這是幾年前剛從哈挺公司離開的時(shí)候整理的一篇文章，現(xiàn)在看起來有很多不足，近期整理了一下，繼續(xù)豐富完善。
4 U) b' P9 M# o2 b* e) y% v并非原創(chuàng)，部分文字和圖片非原創(chuàng)，特此聲明。有錯(cuò)誤和不通的地方請(qǐng)大家指導(dǎo)。
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$ Q. j% c" P* g" y1 d《深入淺出的談一談彈簧夾頭》（一）
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彈簧夾頭的優(yōu)點(diǎn)

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1.        彈簧夾頭非常適合小直徑的工件加工時(shí)候采用。

2.        彈簧夾頭裝夾工件時(shí)間很短，可以實(shí)現(xiàn)快速上下料。

3.        彈簧夾頭的更換時(shí)間很短，可以實(shí)現(xiàn)快速更換不同尺寸的夾具。

4.        彈簧夾頭相對(duì)于卡盤來說，裝夾精度更高，調(diào)頭加工時(shí)同心度保持更好。

5.        對(duì)于異型和可鏜式彈簧夾頭來說，比卡盤更加節(jié)省成本，靈活性更高。

6.        在內(nèi)插式主軸結(jié)構(gòu)的機(jī)床上，彈簧夾頭能提供最短的切削力臂，從而比卡盤有更大的加工空間和加工剛性。

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7.        彈簧夾頭是包絡(luò)式夾緊，在夾緊時(shí)可以更好的保護(hù)工件表面，且提供最大的切削扭矩。

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在多品種小批量的加工場合，彈簧夾頭的優(yōu)勢在于更換夾具時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)卡爪式卡盤調(diào)換卡爪的時(shí)間約為15至20分鐘，專用于可快速更換的卡爪卡盤也需要至少1分鐘時(shí)間來更換，而可用于快速更換的彈簧夾頭調(diào)換夾頭部分只需要15至20秒，在加工產(chǎn)品變換頻繁時(shí)，節(jié)省的時(shí)間累計(jì)起來是相當(dāng)可觀的。

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在大批量加工場合時(shí)，可同樣節(jié)省夾持過程的累積時(shí)間，彈簧夾頭開合的所需時(shí)間比卡爪卡盤的少，通過減少從一個(gè)工件更換至下一個(gè)工件的非切削時(shí)間，從而減少整個(gè)加工過程的總體累積時(shí)間。

彈簧夾頭開合時(shí)間更短的主要原因是它的開合行程較短；當(dāng)然，與卡爪卡盤相比對(duì)應(yīng)的彈簧夾頭所適用的工件尺寸范圍更為有限。

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在用配有第二主軸的車削中心加工大批量零件的場合，彈簧夾頭的使用可大幅度的提高加工效率，可以實(shí)現(xiàn)一次裝夾就完成待加工零件的所有加工面。再通過搭配棒料機(jī)和下料裝置則可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料過程，最終實(shí)現(xiàn)無人化生產(chǎn)，連續(xù)性加工。在這樣的應(yīng)用中，對(duì)單個(gè)工件而言，所節(jié)省的非切削時(shí)間可能是很微量的，但在整個(gè)生產(chǎn)過程中，每個(gè)工件節(jié)省時(shí)間與加工工件數(shù)相乘，累計(jì)起來所節(jié)省的時(shí)間則是非常可觀的。

在實(shí)際應(yīng)用中，如果工件的尺寸比較一致，使用彈簧夾頭的加工速度會(huì)更快。如果工件尺寸的變化較大，可能采用卡爪卡盤更加合適。

加工的材料類型如過是熱輥軋鋼材、鍛件和模壓件，標(biāo)準(zhǔn)卡爪卡盤往往更加適用，因?yàn)檫@類材料的零件容易有較大的因熱變形引起的尺寸變化。而冷輥軋材料零件則具有較好的尺寸一致性，因此適合選用彈簧夾頭夾持。此外，非圓形毛坯的零件也可以采用彈簧夾頭夾持，可提供設(shè)計(jì)用于非圓橫截面的夾頭，用于夾持制成客戶所需形狀的模壓棒材。

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《深入淺出的談一談彈簧夾頭》（二）
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談完了優(yōu)點(diǎn)就該談分類了。。。（當(dāng)然，彈簧夾頭的缺點(diǎn)有很多，這里就不羅嗦了，如果有機(jī)會(huì)再跟大家細(xì)表）

這是多種樣式的彈簧夾頭，包括異形夾頭，盤式夾頭（犧牲掉通孔性能，這就可以夾一些盤類零件）玉米齒的夾頭等等。

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, B) {% c/ p& h按照鎖緊方式分，可分為推緊和拉緊。
下圖此結(jié)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)車床主軸帶彈簧夾頭適配器的拉緊式彈簧夾頭結(jié)構(gòu)。
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實(shí)物
而下圖，則為一種推緊式彈簧夾頭結(jié)構(gòu)。


實(shí)物
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如果按照裝夾效果分的話，可以分為普通彈簧夾頭和定長彈簧夾頭
2 D4 R6 b$ m9 _1 `& k 正如前面有人所說的，普通結(jié)構(gòu)的彈簧夾頭在長度精度上會(huì)有損失，在精密加工中嚴(yán)重影響工件的長度精度。所以很早以前就開發(fā)出來了定長彈簧夾頭。
下圖這是一種結(jié)構(gòu)的定長彈簧夾頭，可以實(shí)現(xiàn)小工件的穩(wěn)定裝夾，不會(huì)損失長度精度。主要以拉力進(jìn)行夾緊。

其實(shí)就是把一個(gè)拉式夾緊的彈簧夾頭分成了兩部分，錐度部分，可以向后單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，從而施加一個(gè)向軸心的夾緊力，而抱緊部分則固定，并不隨錐筒向后運(yùn)動(dòng)。
而下圖這又是另外一種結(jié)構(gòu)的定長彈簧夾頭。主要靠推力進(jìn)行裝夾
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9 T5 B. A- k( ^還可以分為，固定刀具用夾頭和裝夾工件用夾頭
這個(gè)就比較好理解了，例如刀塔上專門用于安裝刀具的ER系列夾頭，見下圖

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, |$ y3 C  Y% U; E如果按是否有中心通過能力來分的話，可以劃分為通孔彈簧夾頭和非通孔夾頭。
+ A8 r+ H: k* [! B1 m" }一般來說，通孔彈簧夾頭不能裝夾太粗的加工件，但是可以裝夾長桿類零件。而非通孔彈簧夾頭，則可以裝夾較大直徑尺寸的零件（當(dāng)然還是不如卡盤適應(yīng)的直徑范圍大），但是這種夾頭不能夾持長桿，無法把加工件伸到主軸通孔里面去。
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這種夾頭就可用車刀自己加工成想要的尺寸，形成臺(tái)階夾頭，用以裝夾直徑較大的零件。
% ?* U  s2 V' x6 F7 {0 a: d! Z但是他沒有主軸通過能力。
+ O5 `7 e" l, J" R( i: D
; E2 C# }4 @: C7 w0 q/ K按照夾持的形狀可以分為，標(biāo)準(zhǔn)圓形彈簧夾頭和異形夾頭
2 w; d, O( u. @  g% ~0 C) i" J* S顧名思義，圓形彈簧夾頭只能夾持接觸面為圓形基準(zhǔn)的零件或者棒料。異形彈簧夾頭并非標(biāo)準(zhǔn)件產(chǎn)品，而是根據(jù)特定的加工件形狀而定制的彈簧夾頭，無通用性。

& c6 T" F8 b' {4 ~8 {- k這是夾持三角形的彈簧夾頭
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. W. Y! w6 x+ z  G/ C. R! E這是夾持方形的彈簧夾頭                             
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這家伙的通用性就更強(qiáng)了，可以夾持多邊形，四邊形，三角形等等。。當(dāng)然也可以臨時(shí)夾持一下圓形。。

如果要按照夾頭結(jié)構(gòu)來分的話，應(yīng)該還可以分為整體式夾頭和分體式夾頭
沒錯(cuò)，彈簧夾頭也可以做成多瓣式的，中間用橡膠等柔性材料連接。
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實(shí)物
! }8 Q* I- y6 n5 k: B6 m% M下圖為使用原理圖
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《深入淺出的談一談彈簧夾頭》(三)
* O9 y  j3 x5 u彈簧夾頭的使用
; u; b9 w% A% A# i# J+ A$ B    在彈簧夾頭的使用過程中，如果在高精度使用的時(shí)候，一般都會(huì)先鏜一刀，這樣夾頭的精度就是主軸精度。對(duì)于前端淬火之后的彈簧夾頭來說，只要使用合理，壽命因素完全不用考慮。還有玉米齒式以及異型彈簧夾頭，那些精度就根據(jù)夾頭的制造精度決定了。
( i' ^; w5 p' |% S, f3 E    夾緊力是機(jī)床經(jīng)彈簧夾頭施加在工件上的力。彈簧夾頭既可用以定位、夾緊車削加工的工件，同樣也可以被用來對(duì)刀具、磨削銑削的工件實(shí)行定位、夾緊或許多別的場合。機(jī)床主軸拉桿的外螺紋與彈簧夾頭的后端內(nèi)螺紋連接拉緊，產(chǎn)生軸向拉力。然后由機(jī)床主軸前端的被稱為鎖緊角的錐面，將軸向拉力轉(zhuǎn)換成一垂直于彈簧夾頭中心的夾緊力。不僅如此，夾緊力還可以通過鎖緊角將其擴(kuò)大，經(jīng)過計(jì)算得知，根據(jù)不同的鎖緊角，彈簧夾頭夾緊力可擴(kuò)大3-4倍。
% E" D$ `) F5 Y7 `& ]5 j: v    彈簧夾頭是一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單的工藝裝置，卻有許多影響夾緊力的主要因素 。對(duì)于基本原理的了解可以幫助工件(或刀具)正確裝夾和迅速查找故障。以下介紹幾個(gè)影響夾緊力的主要因素和總結(jié)的使用經(jīng)驗(yàn)：
7 `6 V. |. ], s0 A    1.軸向作用力。拉桿施給彈簧夾頭一個(gè)軸向拉力 。在彈簧夾頭的使用中，軸向力拉力可由不同的方式施加，但其作用原理基本相同。因此大的軸向拉力將產(chǎn)生大的夾緊力，反之亦然。一般拉桿的軸向拉力可在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行調(diào)整。
    2.在彈簧夾頭使用中，夾頭的鎖緊角角度將決定著在同樣的軸向拉力作用下，彈簧夾頭所能提供的徑向夾緊力大小，通常由機(jī)床制造商和彈簧夾頭制造商決定。鎖緊角度的選擇應(yīng)該從經(jīng)濟(jì)性和可靠性方面出發(fā)，根據(jù)機(jī)床類型(如車床等)、使用條件(動(dòng)態(tài)與靜態(tài))和用途(工件與刀具)不同來確定。
    3.工件(或刀具)與彈簧夾頭之間的摩擦力將直接影響夾緊的牢固程度（但并不影響夾緊力的大小）。摩擦力越大工件夾緊越的牢固，反之亦然。為了克服彈簧夾頭與工件(或刀具)之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)或軸向竄動(dòng)，在彈簧夾頭的制造過程中可以采取各種措施，從而提高摩擦力，比如彈簧夾頭內(nèi)孔有意制出鋸齒形狀或?qū)⒂操|(zhì)合金微晶粒浸漬在夾緊表面等。
/ x' D+ v6 b6 M2 x; {, i" ^( _9 v    4.主軸錐面與彈簧夾頭在鎖緊角處產(chǎn)生的摩擦。其摩擦力大小也直接影響彈簧夾頭對(duì)工件夾緊力的強(qiáng)弱。摩擦力太小時(shí)夾緊力不夠，會(huì)產(chǎn)生工件的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；而太大的夾緊力又會(huì)加快彈簧夾頭磨損。
4 S5 {( D5 ^& Q& u0 Q; A    在實(shí)際使用中彈簧夾頭要經(jīng)常松開更換工件，例如在車削加工中心上使用，可以在松開時(shí)給彈簧夾頭內(nèi)孔表面噴涂一層潤滑劑，有條件采用冷卻劑潤滑更好，這樣既可沖洗彈簧夾頭上的碎屑，而且又能提供很好的潤滑效果。在彈簧夾頭鎖緊角處定期涂抹潤滑脂，則能減少長期磨損并增加夾緊力。也可以使用其他潤滑效果更好的材料，包括有EP(極限壓力)特性的高質(zhì)量潤脂油或蠟基材料。
  o* g! X2 Q$ P9 ^  5.合理選擇彈簧夾頭的裝夾直徑尺寸，可以保證彈簧夾頭對(duì)工件產(chǎn)生最大的夾緊力，并且實(shí)現(xiàn)最好的裝夾狀態(tài)，從而保證機(jī)械加工的高質(zhì)量和高精度。如果彈簧夾頭的內(nèi)孔直徑選擇太大，夾頭閉合時(shí)工件僅僅由彈簧夾頭的孔口部分夾緊，很有可能造成工件外圓和彈簧夾頭內(nèi)孔之間幾何形狀的不匹配，因此降低夾緊力。如果彈簧夾頭內(nèi)孔直徑選擇太小，夾頭閉合的時(shí)候只有夾頭內(nèi)孔的內(nèi)部與工件接觸，這樣夾緊力雖然增大了，但是會(huì)造成夾頭與工件的不同軸的情況。一個(gè)規(guī)格尺寸的彈簧夾頭，只可以對(duì)相應(yīng)直徑尺寸的工件進(jìn)行裝夾定位。一家專門作彈簧夾頭的公司推薦彈簧夾頭的適用范圍為±0.0254mm。
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; Y6 Z" a  `8 f, M) P《深入淺出的談一談彈簧夾頭》（題外話）
    現(xiàn)在的高速卡盤已經(jīng)都有卡爪平衡裝置了，隨著轉(zhuǎn)速的增加卡爪力并不會(huì)下降過大。因此很多高速卡盤都可以達(dá)到４０００轉(zhuǎn)以上的應(yīng)用。
下圖這就是一種高速卡盤結(jié)構(gòu)。他的配重部分就可以抵消掉卡爪的離心力。

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《深入淺出的談一談彈簧夾頭》（四）
繼續(xù)回來談夾頭，對(duì)于彈簧夾頭的分類啊，性能啊，還有使用方面我相信很多人都有了一定了解，更多人估計(jì)比我更了解，呵呵
: f/ W! a7 c8 D! n, ^5 p% G從第四部分開始就介紹一些特殊功能特殊應(yīng)用的夾頭吧。
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先介紹一款用于薄壁環(huán)類零件裝夾加工的夾頭
在薄壁環(huán)類零件的加工裝夾時(shí)候，零件變形是最令人頭疼的，我們這里說的變形不是簡單的受裝夾力變形，那種變形很好解決，用包絡(luò)式或者內(nèi)漲式的裝夾都可以解決。我們要解決的問題是指薄壁環(huán)類零件在加工時(shí)雖然按照夾具的約束，變成形變很小的圓形完成加工，但是當(dāng)取下零件后，因?yàn)閺椥粤慵€會(huì)維持加工前的形狀（圓度誤差較大的初始形狀），這樣就造成了薄壁環(huán)形零件在設(shè)備上測量和拿下來測量有很大誤差，從而造成加工件的圓度不合格。
有家公司（原諒我不說是哪家公司吧）針對(duì)這種情況開發(fā)出一種液壓夾頭，這種夾頭被分為很多瓣，每一瓣都可以分別改變變形量，通過液壓系統(tǒng)保證每一瓣的夾緊力都是一樣的，這樣就會(huì)在保持薄壁環(huán)形零件的原有形狀不變情況下完成對(duì)零件的夾緊。這樣加工出來的尺寸，在從機(jī)床上取下來之后也不會(huì)發(fā)生改變。
閑話少說，見下圖，具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)我也不懂


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9 R! e2 K, D3 G/ v% S. q這種夾頭也有內(nèi)漲式的結(jié)構(gòu)
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shuiyhan

分析很詳細(xì)