深入淺出的談一談彈簧夾頭（一）

yangkunlina

樓主，朋友，有夾盤(pán)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(yú)雞湯飯

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- O2 K8 K3 }; U( q《深入淺出的談一談彈簧夾頭》
" k& F7 B( |; D( O這是幾年前剛從哈挺公司離開(kāi)的時(shí)候整理的一篇文章，現(xiàn)在看起來(lái)有很多不足，近期整理了一下，繼續(xù)豐富完善。
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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4 `/ P3 b/ ^5 ?& [# @: L) u《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)

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(pán)來(lái)說(shuō)，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(lái)說(shuō)，比卡盤(pán)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(pán)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。

   

在多品種小批量的加工場(chǎng)合，彈簧夾頭的優(yōu)勢(shì)在于更換夾具時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)卡爪式卡盤(pán)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(pán)也需要至少1分鐘時(shí)間來(lái)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(lái)是相當(dāng)可觀的。

在大批量加工場(chǎng)合時(shí)，可同樣節(jié)省夾持過(guò)程的累積時(shí)間，彈簧夾頭開(kāi)合的所需時(shí)間比卡爪卡盤(pán)的少，通過(guò)減少?gòu)囊粋�(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(guò)程的總體累積時(shí)間。

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彈簧夾頭開(kāi)合時(shí)間更短的主要原因是它的開(kāi)合行程較短；當(dāng)然，與卡爪卡盤(pán)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。

在用配有第二主軸的車削中心加工大批量零件的場(chǎng)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(guò)搭配棒料機(jī)和下料裝置則可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料過(guò)程，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)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(guò)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(lái)所節(jié)省的時(shí)間則是非�？捎^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(pán)更加合適。

加工的材料類型如過(guò)是熱輥軋鋼材、鍛件和模壓件，標(biāo)準(zhǔn)卡爪卡盤(pán)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）

/ }  N1 T. u2 X9 B$ D+ q這是多種樣式的彈簧夾頭，包括異形夾頭，盤(pán)式夾頭（犧牲掉通孔性能，這就可以?shī)A一些盤(pán)類零件）玉米齒的夾頭等等。
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! o' b6 `, I" {" `8 P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)。

實(shí)物
7 y# g8 X2 s- T3 I0 o& q/ X" K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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1 Y, V1 w: n, x6 {7 N% ^* }8 D) i! Q
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6 H2 r# g  G0 c1 [$ H- T如果按照裝夾效果分的話，可以分為普通彈簧夾頭和定長(zhǎng)彈簧夾頭
正如前面有人所說(shuō)的，普通結(jié)構(gòu)的彈簧夾頭在長(zhǎng)度精度上會(huì)有損失，在精密加工中嚴(yán)重影響工件的長(zhǎng)度精度。所以很早以前就開(kāi)發(fā)出來(lái)了定長(zhǎng)彈簧夾頭。
- J7 V7 ]4 s) I9 o5 n下圖這是一種結(jié)構(gòu)的定長(zhǎng)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(zhǎng)度精度。主要以拉力進(jìn)行夾緊。
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8 E4 b; k6 m$ I# ]+ U0 Y7 k/ A9 N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(zhǎng)彈簧夾頭。主要靠推力進(jìn)行裝夾

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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(mén)用于安裝刀具的ER系列夾頭，見(jiàn)下圖

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2 W& W4 \) _9 u$ B0 {+ @如果按是否有中心通過(guò)能力來(lái)分的話，可以劃分為通孔彈簧夾頭和非通孔夾頭。
一般來(lái)說(shuō)，通孔彈簧夾頭不能裝夾太粗的加工件，但是可以裝夾長(zhǎng)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(pán)適應(yīng)的直徑范圍大），但是這種夾頭不能夾持長(zhǎng)桿，無(wú)法把加工件伸到主軸通孔里面去。

  g; o. M. _5 g6 E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。
3 b1 Y/ o: Z( B3 c6 K但是他沒(méi)有主軸通過(guò)能力。

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
) b1 u$ ?* P* k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(wú)通用性。
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這是夾持三角形的彈簧夾頭
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/ N$ z: J" u- I! y6 ^; v9 R這是夾持方形的彈簧夾頭                             
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% O# e) o2 w* h; y' u# V這家伙的通用性就更強(qiáng)了，可以?shī)A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(lái)分的話，應(yīng)該還可以分為整體式夾頭和分體式夾頭
沒(méi)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
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)
彈簧夾頭的使用
* Y- A7 H( b& |5 r    在彈簧夾頭的使用過(guò)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(lái)說(shuō)，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。
    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(lái)對(duì)刀具、磨削銑削的工件實(shí)行定位、夾緊或許多別的場(chǎng)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(guò)鎖緊角將其擴(kuò)大，經(jīng)過(guò)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。
4 S  C& p( R3 s7 P    彈簧夾頭是一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)：
5 `0 Z" k7 V* m' {  w) z+ ]. X9 L    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。
/ ?( ~9 g! h+ B5 \    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(lái)確定。
# [, k. \2 _+ e3 b9 w    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�。�。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(guò)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。
/ j( \8 w$ g; ]    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。
    在實(shí)際使用中彈簧夾頭要經(jīng)常松開(kāi)更換工件，例如在車削加工中心上使用，可以在松開(kāi)時(shí)給彈簧夾頭內(nèi)孔表面噴涂一層潤(rùn)滑劑，有條件采用冷卻劑潤(rùn)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(rùn)滑效果。在彈簧夾頭鎖緊角處定期涂抹潤(rùn)滑脂，則能減少長(zhǎng)期磨損并增加夾緊力。也可以使用其他潤(rùn)滑效果更好的材料，包括有EP(極限壓力)特性的高質(zhì)量潤(rùn)脂油或蠟基材料。
7 ^3 n* D: u' w7 U, g; v  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(mén)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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  g& K6 x0 t- K. c' g6 N《深入淺出的談一談彈簧夾頭》（題外話）
    現(xiàn)在的高速卡盤(pán)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(guò)大。因此很多高速卡盤(pán)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(pán)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(lái)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
從第四部分開(kāi)始就介紹一些特殊功能特殊應(yīng)用的夾頭吧。

先介紹一款用于薄壁環(huán)類零件裝夾加工的夾頭
9 ^+ h, w* |. b4 w$ u/ y. t/ n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(shuō)的變形不是簡(jiǎn)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(wèn)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�還會(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(cè)量和拿下來(lái)測(cè)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(shuō)是哪家公司吧）針對(duì)這種情況開(kāi)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(guò)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(lái)的尺寸，在從機(jī)床上取下來(lái)之后也不會(huì)發(fā)生改變。
閑話少說(shuō)，見(jiàn)下圖，具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)我也不懂
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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)