深入浅出的谈一谈弹簧夹头（一）

yangkunlina · 发表于 2012-8-22 20:36:38

楼主，朋友，有夹盘形另件的拉紧式弹簧夹头吗。

菡龙2009 · 发表于 2012-8-22 22:02:03

做批量活一直在用，就是精度不是太好，

waiwai0809 · 发表于 2012-8-24 09:03:57

云里雾里，可能因为不常用吧。

rzlyf2 · 发表于 2012-8-24 09:18:10

学习

鳗鱼鸡汤饭 · 发表于 2012-9-18 21:34:16

本帖最后由鳗鱼鸡汤饭于 2012-9-20 08:49 编辑

《深入浅出的谈一谈弹簧夹头》
这是几年前刚从哈挺公司离开的时候整理的一篇文章，现在看起来有很多不足，近期整理了一下，继续丰富完善。
并非原创，部分文字和图片非原创，特此声明。有错误和不通的地方请大家指导。

《深入浅出的谈一谈弹簧夹头》（一）

弹簧夹头的优点

1. 弹簧夹头非常适合小直径的工件加工时候采用。

2. 弹簧夹头装夹工件时间很短，可以实现快速上下料。

3. 弹簧夹头的更换时间很短，可以实现快速更换不同尺寸的夹具。

4. 弹簧夹头相对于卡盘来说，装夹精度更高，调头加工时同心度保持更好。

5. 对于异型和可镗式弹簧夹头来说，比卡盘更加节省成本，灵活性更高。

6. 在内插式主轴结构的机床上，弹簧夹头能提供最短的切削力臂，从而比卡盘有更大的加工空间和加工刚性。

7. 弹簧夹头是包络式夹紧，在夹紧时可以更好的保护工件表面，且提供最大的切削扭矩。

在多品种小批量的加工场合，弹簧夹头的优势在于更换夹具时间，标准卡爪式卡盘调换卡爪的时间约为15至20分钟，专用于可快速更换的卡爪卡盘也需要至少1分钟时间来更换，而可用于快速更换的弹簧夹头调换夹头部分只需要15至20秒，在加工产品变换频繁时，节省的时间累计起来是相当可观的。

在大批量加工场合时，可同样节省夹持过程的累积时间，弹簧夹头开合的所需时间比卡爪卡盘的少，通过减少从一个工件更换至下一个工件的非切削时间，从而减少整个加工过程的总体累积时间。

弹簧夹头开合时间更短的主要原因是它的开合行程较短；当然，与卡爪卡盘相比对应的弹簧夹头所适用的工件尺寸范围更为有限。

在用配有第二主轴的车削中心加工大批量零件的场合，弹簧夹头的使用可大幅度的提高加工效率，可以实现一次装夹就完成待加工零件的所有加工面。再通过搭配棒料机和下料装置则可实现自动上下料过程，最终实现无人化生产，连续性加工。在这样的应用中，对单个工件而言，所节省的非切削时间可能是很微量的，但在整个生产过程中，每个工件节省时间与加工工件数相乘，累计起来所节省的时间则是非常可观的。

在实际应用中，如果工件的尺寸比较一致，使用弹簧夹头的加工速度会更快。如果工件尺寸的变化较大，可能采用卡爪卡盘更加合适。

加工的材料类型如过是热辊轧钢材、锻件和模压件，标准卡爪卡盘往往更加适用，因为这类材料的零件容易有较大的因热变形引起的尺寸变化。而冷辊轧材料零件则具有较好的尺寸一致性，因此适合选用弹簧夹头夹持。此外，非圆形毛坯的零件也可以采用弹簧夹头夹持，可提供设计用于非圆横截面的夹头，用于夹持制成客户所需形状的模压棒材。

鳗鱼鸡汤饭 · 发表于 2012-9-18 21:47:38

本帖最后由鳗鱼鸡汤饭于 2012-9-18 22:30 编辑

《深入浅出的谈一谈弹簧夹头》（二）

谈完了优点就该谈分类了。。。（当然，弹簧夹头的缺点有很多，这里就不罗嗦了，如果有机会再跟大家细表）

这是多种样式的弹簧夹头，包括异形夹头，盘式夹头（牺牲掉通孔性能，这就可以夹一些盘类零件）玉米齿的夹头等等。

按照锁紧方式分，可分为推紧和拉紧。
下图此结构为标准车床主轴带弹簧夹头适配器的拉紧式弹簧夹头结构。

实物
而下图，则为一种推紧式弹簧夹头结构。

实物

如果按照装夹效果分的话，可以分为普通弹簧夹头和定长弹簧夹头
正如前面有人所说的，普通结构的弹簧夹头在长度精度上会有损失，在精密加工中严重影响工件的长度精度。所以很早以前就开发出来了定长弹簧夹头。
下图这是一种结构的定长弹簧夹头，可以实现小工件的稳定装夹，不会损失长度精度。主要以拉力进行夹紧。

其实就是把一个拉式夹紧的弹簧夹头分成了两部分，锥度部分，可以向后单独运动，从而施加一个向轴心的夹紧力，而抱紧部分则固定，并不随锥筒向后运动。
而下图这又是另外一种结构的定长弹簧夹头。主要靠推力进行装夹

还可以分为，固定刀具用夹头和装夹工件用夹头
这个就比较好理解了，例如刀塔上专门用于安装刀具的ER系列夹头，见下图

如果按是否有中心通过能力来分的话，可以划分为通孔弹簧夹头和非通孔夹头。
一般来说，通孔弹簧夹头不能装夹太粗的加工件，但是可以装夹长杆类零件。而非通孔弹簧夹头，则可以装夹较大直径尺寸的零件（当然还是不如卡盘适应的直径范围大），但是这种夹头不能夹持长杆，无法把加工件伸到主轴通孔里面去。

这种夹头就可用车刀自己加工成想要的尺寸，形成台阶夹头，用以装夹直径较大的零件。
但是他没有主轴通过能力。

按照夹持的形状可以分为，标准圆形弹簧夹头和异形夹头
顾名思义，圆形弹簧夹头只能夹持接触面为圆形基准的零件或者棒料。异形弹簧夹头并非标准件产品，而是根据特定的加工件形状而定制的弹簧夹头，无通用性。

这是夹持三角形的弹簧夹头

这是夹持方形的弹簧夹头

这家伙的通用性就更强了，可以夹持多边形，四边形，三角形等等。。当然也可以临时夹持一下圆形。。

如果要按照夹头结构来分的话，应该还可以分为整体式夹头和分体式夹头
没错，弹簧夹头也可以做成多瓣式的，中间用橡胶等柔性材料连接。

实物
下图为使用原理图

鳗鱼鸡汤饭 · 发表于 2012-9-18 21:51:15

《深入浅出的谈一谈弹簧夹头》(三)
弹簧夹头的使用
在弹簧夹头的使用过程中，如果在高精度使用的时候，一般都会先镗一刀，这样夹头的精度就是主轴精度。对于前端淬火之后的弹簧夹头来说，只要使用合理，寿命因素完全不用考虑。还有玉米齿式以及异型弹簧夹头，那些精度就根据夹头的制造精度决定了。
夹紧力是机床经弹簧夹头施加在工件上的力。弹簧夹头既可用以定位、夹紧车削加工的工件，同样也可以被用来对刀具、磨削铣削的工件实行定位、夹紧或许多别的场合。机床主轴拉杆的外螺纹与弹簧夹头的后端内螺纹连接拉紧，产生轴向拉力。然后由机床主轴前端的被称为锁紧角的锥面，将轴向拉力转换成一垂直于弹簧夹头中心的夹紧力。不仅如此，夹紧力还可以通过锁紧角将其扩大，经过计算得知，根据不同的锁紧角，弹簧夹头夹紧力可扩大3-4倍。
弹簧夹头是一个结构简单的工艺装置，却有许多影响夹紧力的主要因素。对于基本原理的了解可以帮助工件(或刀具)正确装夹和迅速查找故障。以下介绍几个影响夹紧力的主要因素和总结的使用经验：
1.轴向作用力。拉杆施给弹簧夹头一个轴向拉力。在弹簧夹头的使用中，轴向力拉力可由不同的方式施加，但其作用原理基本相同。因此大的轴向拉力将产生大的夹紧力，反之亦然。一般拉杆的轴向拉力可在数控机床上进行调整。
2.在弹簧夹头使用中，夹头的锁紧角角度将决定着在同样的轴向拉力作用下，弹簧夹头所能提供的径向夹紧力大小，通常由机床制造商和弹簧夹头制造商决定。锁紧角度的选择应该从经济性和可靠性方面出发，根据机床类型(如车床等)、使用条件(动态与静态)和用途(工件与刀具)不同来确定。
3.工件(或刀具)与弹簧夹头之间的摩擦力将直接影响夹紧的牢固程度（但并不影响夹紧力的大小）。摩擦力越大工件夹紧越的牢固，反之亦然。为了克服弹簧夹头与工件(或刀具)之间的相对转动或轴向窜动，在弹簧夹头的制造过程中可以采取各种措施，从而提高摩擦力，比如弹簧夹头内孔有意制出锯齿形状或将硬质合金微晶粒浸渍在夹紧表面等。
4.主轴锥面与弹簧夹头在锁紧角处产生的摩擦。其摩擦力大小也直接影响弹簧夹头对工件夹紧力的强弱。摩擦力太小时夹紧力不够，会产生工件的相对转动；而太大的夹紧力又会加快弹簧夹头磨损。
在实际使用中弹簧夹头要经常松开更换工件，例如在车削加工中心上使用，可以在松开时给弹簧夹头内孔表面喷涂一层润滑剂，有条件采用冷却剂润滑更好，这样既可冲洗弹簧夹头上的碎屑，而且又能提供很好的润滑效果。在弹簧夹头锁紧角处定期涂抹润滑脂，则能减少长期磨损并增加夹紧力。也可以使用其他润滑效果更好的材料，包括有EP(极限压力)特性的高质量润脂油或蜡基材料。
5.合理选择弹簧夹头的装夹直径尺寸，可以保证弹簧夹头对工件产生最大的夹紧力，并且实现最好的装夹状态，从而保证机械加工的高质量和高精度。如果弹簧夹头的内孔直径选择太大，夹头闭合时工件仅仅由弹簧夹头的孔口部分夹紧，很有可能造成工件外圆和弹簧夹头内孔之间几何形状的不匹配，因此降低夹紧力。如果弹簧夹头内孔直径选择太小，夹头闭合的时候只有夹头内孔的内部与工件接触，这样夹紧力虽然增大了，但是会造成夹头与工件的不同轴的情况。一个规格尺寸的弹簧夹头，只可以对相应直径尺寸的工件进行装夹定位。一家专门作弹簧夹头的公司推荐弹簧夹头的适用范围为±0.0254mm。

鳗鱼鸡汤饭 · 发表于 2012-9-18 21:53:12

本帖最后由鳗鱼鸡汤饭于 2012-9-18 22:32 编辑

《深入浅出的谈一谈弹簧夹头》（题外话）
现在的高速卡盘已经都有卡爪平衡装置了，随着转速的增加卡爪力并不会下降过大。因此很多高速卡盘都可以达到４０００转以上的应用。
下图这就是一种高速卡盘结构。他的配重部分就可以抵消掉卡爪的离心力。

鳗鱼鸡汤饭 · 发表于 2012-9-18 22:56:26

《深入浅出的谈一谈弹簧夹头》（四）
继续回来谈夹头，对于弹簧夹头的分类啊，性能啊，还有使用方面我相信很多人都有了一定了解，更多人估计比我更了解，呵呵
从第四部分开始就介绍一些特殊功能特殊应用的夹头吧。

先介绍一款用于薄壁环类零件装夹加工的夹头
在薄壁环类零件的加工装夹时候，零件变形是最令人头疼的，我们这里说的变形不是简单的受装夹力变形，那种变形很好解决，用包络式或者内涨式的装夹都可以解决。我们要解决的问题是指薄壁环类零件在加工时虽然按照夹具的约束，变成形变很小的圆形完成加工，但是当取下零件后，因为弹性零件还会维持加工前的形状（圆度误差较大的初始形状），这样就造成了薄壁环形零件在设备上测量和拿下来测量有很大误差，从而造成加工件的圆度不合格。
有家公司（原谅我不说是哪家公司吧）针对这种情况开发出一种液压夹头，这种夹头被分为很多瓣，每一瓣都可以分别改变变形量，通过液压系统保证每一瓣的夹紧力都是一样的，这样就会在保持薄壁环形零件的原有形状不变情况下完成对零件的夹紧。这样加工出来的尺寸，在从机床上取下来之后也不会发生改变。
闲话少说，见下图，具体的内部结构我也不懂

这种夹头也有内涨式的结构

shuiyhan · 发表于 2012-9-19 13:43:40

分析很详细

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