彈簧夾頭的應(yīng)用

在現(xiàn)代復(fù)雜的制造環(huán)境中，想在狀態(tài)下保持連續(xù)切削加工，大多數(shù)工廠都必須經(jīng)過機(jī)床制造商的嚴(yán)格培訓(xùn)，認(rèn)真學(xué)習(xí)新設(shè)備的加工運(yùn)動原理、結(jié)構(gòu)特征和使用技巧，方能進(jìn)行操作使用。尤其對于頂端的技術(shù)系統(tǒng)，更是如此。例如，*的機(jī)床控制系統(tǒng)，復(fù)雜形狀零件的5軸加工程序的匯編等。慶幸的是，有一種與此相反的處理方案，這就是截止目前已經(jīng)開發(fā)出的一些功能*、精度高，但又容易操作(勿須專門培訓(xùn))和使用壽命長的工藝裝備。用以快速定位、夾緊工件(或刀具)的相對卡盤定位精度高的彈簧夾頭(或稱彈簧套)就屬于這一范疇。

彈簧夾頭必須保持與工件(或刀具)的定位基準(zhǔn)相同如主軸。彈簧夾頭和工件(或刀具)之間的相對運(yùn)動將導(dǎo)致不正確的零件加工。彈簧夾頭與工件(或刀具)的相對轉(zhuǎn)動或相對軸向移動都會使加工工件尺寸的一致性和幾何精度受到影響。

讓我們回顧以往，隨著加工與設(shè)備技術(shù)的不斷進(jìn)步，在要求各個(gè)系統(tǒng)都能*地提高生產(chǎn)效率的設(shè)計(jì)改革潮流中，對作為機(jī)床的最基本但又很重要的工藝裝備彈簧夾頭，卻從沒有給以設(shè)計(jì)的空間和時(shí)間。這似乎是件非常奇怪的事情。 

在機(jī)床結(jié)構(gòu)也在以飛快速度變換著的形勢下，能繼續(xù)保持原彈簧夾頭基本結(jié)構(gòu)保持不變的這一奇跡，主要?dú)w功于它特具有的靈巧、精致的結(jié)構(gòu)和功能*、使用方便以及經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。彈簧夾頭雖小，但在機(jī)床工業(yè)中確實(shí)起到了很重要的作用，這是都是由于它具有以下很強(qiáng)的功能： 
1. 能精確地定位與夾緊工件(或刀具)，具有抵抗扭矩和承受來自多方向切削力的功能。 
2. 具有增大驅(qū)動力(拉力)和轉(zhuǎn)換驅(qū)動力為工件(或刀具)夾緊力的功能。 
3. 具有快速松開工件(或刀具)的功能。 
4. 具有在不降低加工精度和使工件不受損害前提下的高重復(fù)精度。 
5. 具有能在較寬的主軸轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作與只有極小的夾緊力損失的能力。 
6. 在高速切削中的轉(zhuǎn)動慣量最小。 

夾緊力 
總的來說，彈簧夾頭的設(shè)計(jì)和使用是一個(gè)涉及面很寬的領(lǐng)域，它是需要相對應(yīng)于多種機(jī)床系列，以及包括了為體現(xiàn)它與機(jī)床各自不同風(fēng)格和特征 而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，所以總數(shù)已有成千上萬。但是現(xiàn)在還有一個(gè)普遍的錯誤觀念，認(rèn)為彈簧夾頭只用以夾緊圓柱形工件毛坯。這是不符合事實(shí)的，實(shí)際上它幾乎能對任何形狀的工件(或刀具)，包括正方形或六邊形工件進(jìn)行定位夾緊。 

下面主要介紹影響各種彈簧夾頭正確裝夾定位和夾緊力的有關(guān)因素和工作原理。 

影響夾緊力的因素 

夾緊力是機(jī)床經(jīng)彈簧夾頭施加在工件上的力。本文中插圖是一個(gè)在車床上使用的用以定位、夾緊工件的彈簧夾頭 , 同樣也可以被用來對刀具、磨削的工件實(shí)行 定位、夾緊或許多別的場合。拉桿(圖中未示出)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。 

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)： 
1. 軸向作用力。如圖所示為拉桿施于彈簧夾頭的軸向拉力 。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。很明顯，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由操作員進(jìn)行調(diào)整。 

2. 在彈簧夾頭使用中，設(shè)計(jì)的鎖緊角(或頭部傾角)大小將決定著夾緊力經(jīng)擴(kuò)大后能達(dá)到的指標(biāo)， 通常由機(jī)床制造商和彈簧夾頭制造商決定。當(dāng)彈簧夾頭新的設(shè)計(jì)還正在探求之中， 從經(jīng)濟(jì)性和可靠性考慮， 設(shè)計(jì)師建議用戶使用現(xiàn)有彈簧夾頭結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)錐度(或頭部傾角)已根據(jù)機(jī)床類型(如車床等)、使用條件(動態(tài)與靜態(tài))和用途(工件與刀具)不同，由設(shè)計(jì)時(shí)確定。
 
3. 工件(或刀具)與彈簧夾頭之間的總摩擦力將直接 影響夾緊力。小的摩擦值將導(dǎo)致小的夾緊力，反之亦然 。彈簧夾頭供應(yīng)商能采取各種措施，克服彈簧夾頭與工件(或刀具)之間的相對轉(zhuǎn)動或軸向竄動等，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。 
4. 主軸錐面與彈簧夾頭在鎖緊角處產(chǎn)生摩擦。其摩擦力大小也直接影響彈簧夾頭對工件的夾緊力大小。摩擦力太小時(shí)夾緊力不夠，太大的夾緊力，會加快彈簧夾頭磨損。使用中彈簧夾頭要經(jīng)常松開實(shí)行工件交換，例如在車削加工中心上使用，需在松開時(shí)在彈簧夾頭內(nèi)孔表面噴涂一薄層潤滑劑。有條件采用冷卻劑潤滑更好，因?yàn)槔鋮s劑提供可沖洗彈簧夾頭，而且潤滑性效果好。尤其在鎖緊角處定期施加冷卻劑，則能減少長期磨損和增加夾緊力。

5. 選擇合適的彈簧夾頭名義直徑尺寸，以保證彈簧夾頭對工件的*支撐是增大夾緊力和可靠夾緊保證高質(zhì)量加工的必要條件。如果彈簧夾頭的名義孔直徑選擇太大，工件僅僅由彈簧夾頭的孔口部分將工件夾緊，將引起工件外圓和彈簧夾頭內(nèi)孔之間幾何形狀的不匹配，因而降低夾緊力。如果如果夾頭名義孔直徑選擇太小，只有頭部傾角的內(nèi)部與工件接觸，相對而言，夾緊力增大，但引起夾頭與工件的不同心問題。

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