數控車床何時選用彈簧夾頭？

10-13

三爪電動卡盤是大多數車床用戶的標準工件夾持裝置，這種卡盤具有足夠的通用性，可應用于多種車削加工。然而，它不是所有加工任務的最佳夾具。彈簧夾頭是一種備用工件夾持裝置，與卡爪卡盤相似，也用機械力固定需要車削的零件。雖然彈簧夾頭所提供的工件尺寸范圍沒有卡爪卡盤的寬，對于某些加工任務來說，它所提供的與速度、準確度和生產力有關的優勢也許是極其重要的。

數控車床何時選用彈簧夾頭？

何種夾具的功效更好，做決定時需要考慮幾個因素。對于一項給定的車床加工任務，衡量選用彈簧夾頭還是卡爪卡盤，需要考慮以下的所有因素。主軸負載容量車床主軸的最大允許重量基于軸承負載容量，如果夾盤和工件組合的重量太大，軸承有可能超負荷。

對于那些存在超出限度的危險的加工任務，這種危險性可能決定人們對工件夾具的選擇，卡爪卡盤往往比同等的彈簧夾頭的重量大，因此，在需要控制重量的場合，彈簧夾頭是恰當的選擇。主軸速度彈簧夾頭往往是以非常高的主軸速度進行車削時的較好選擇，主要有兩個原因：

一個原因與卡盤的質量有關，假定以相同的主軸馬力驅動卡爪卡盤和彈簧夾頭，較厚重的卡爪卡盤需要更長的時間來加速達到所需的速度，加速時間長將延長工作周期，降低生產力。另一個原因與離心力有關，因為它隨著rpm平方值的增加而增加，所以，在高速切削的情況下，這個數值很重要。例如，將主軸速度加倍，離心力將為原來的四倍。這種力量將卡盤卡爪拉離中心，往往會降低夾持力。但采用彈簧夾頭，離心力不會造成明顯的影響。因而，在整個加工速度范圍內夾持力會更加穩定。

加工操作

彈簧夾頭在零件的整個圓周施加夾持力，而不是僅在選定的接觸區域，因而，可獲得很好的同心度，這一點對于二次加工的項目尤其重要，二次加工需要考慮與一次加工有關的精確度，因為彈簧夾頭的準確夾持能力強，即使卡爪卡盤用于一次加工時，彈簧夾頭也可用于二次加工。帶有空心軟卡爪的卡盤可達到0.0006至0.0012 英寸范圍內的TIR(總讀數)重復精度，而彈簧夾頭的典型重復精度為0.0005英寸TIR或更好，為了進一步提高二次加工精度，在安裝過程中，還可調整彈簧夾頭的同心度。工件尺寸彈簧夾頭非常適合直徑小于3英寸的工件采用。彈簧夾頭對工件的長度有所限制，特別地，彈簧夾頭限制機床的軸向(Z軸)行程范圍，因為它的長度比卡爪卡盤長。當工件的加工長度差不多需要用到機床的整個可用行程時，大概就要采用卡爪卡盤了。加工批量大小很大批量和很小批量的加工任務均適合采用彈簧夾頭。在小批量和多種任務的加工場合，彈簧夾頭的優勢與產品轉換時間有關,標準卡爪卡盤的卡爪調換約需15至20分鐘，專用于快速更換的卡爪卡盤需要1分鐘，而快速更換彈簧夾頭的夾頭調換只需要15至20秒，在產品變換頻繁時，節省的時間累計起來是可觀的。當加工批量大時，可同樣累積所節省的與夾持有關的時間，彈簧夾頭所需的開合時間比卡爪卡盤的少，通過減少從一個工件轉換至下一個工件的非切削時間，削減加工循環時間。

工件尺寸范圍

彈簧夾頭開合更快的部分原因是它的驅動沖程較短，與卡爪卡盤相比，彈簧夾頭所適用的工件尺寸范圍更為有限。次主軸情況裝有次主軸的車削機床經常用于各種大批量加工，在這些應用中，彈簧夾頭可顯著節省加工時間。它們可在一個工作循環中加工零件的所有面，這些機床常與棒材進料器組合在一起，實現無人值守生產，連續加工工件。在這些應用中，對一個工件而言，所節省的夾盤驅動時間可能是很少的，但在整個生產過程中，每個工件節省時間與加工工件數相乘，累計起來所節省的時間是很可觀的。夾盤工具庫當人們在卡爪卡盤和彈簧夾頭之間選擇一個最合適的工件夾持裝置時，考慮第三個選項也是重要的。在許可的情況下，保留兩種夾具，從一種更換至另一種可能是最具成本效益的方案。從卡爪卡盤換到彈簧夾頭，或反之亦然，通常不超過20分鐘。卡爪卡盤可保留在機床上，以處理零件范圍不確定的情況。但當機床加工大批量工件，或幾批尺寸一致的零件時，采用彈簧夾頭所獲得的生產力提高，大大超過更換夾具花費時間造成的生產力損失。實際上，彈簧夾頭的速度是有彈性的，如果工件尺寸是一致的，彈簧夾頭的速度會更快。如果工件尺寸的變化大，可能需要采用卡爪卡盤以適應尺寸范圍寬的加工工件。材料類型對于熱輥軋鋼材、鍛件和模壓件，標準卡爪卡盤往往功效較好，因為所有這類零件具有固有的直徑變化。另一方面，冷輥軋材料零件往往具有較好的尺寸一致性，因此，適合選用彈簧夾頭。然而，缺乏一致的直徑測量值不一定構成采用彈簧夾頭的障礙，可提供設計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。

數控車床