CN104668603A - 一种轴向移动端面定位三爪卡盘 - Google Patents

Abstract

一种轴向移动端面定位三爪卡盘，包括三爪爪体和滑柱夹爪头，所述三爪爪体加工有一个与车床主轴廻转中心线形成一定夹角α的圆柱长孔，所述圆柱长孔内装配有滑柱夹爪头。采用本发明能够在夹紧过程以及夹紧完成时保持有充分融合的径向及轴向夹紧力，使工件定位面与夹头定位钉之间形成压紧紧密接触，而不必担心三爪爪体与卡盘主体之间是否会因磨损产生的间隙造成端面定位间隙加大及失效。同时既不增加工人的操作复杂程度，也不增加工装夹具的设计制造复杂程度，而能确保准确持续有效。

Description

一种轴向移动端面定位三爪卡盘

技术领域

本发明涉及一种夹具，具体是一种车床三爪卡盘。

背景技术

传统的车床三爪卡盘，三个爪仅在车床回转轴线的径向运动，即只产生径向夹紧力，而大批量圆柱齿轮的生产，要求齿径的两端面的平行度和轴孔端面的垂直度要求较高，若考虑用车床加工齿轮毛坯，除了对车床本身的回转精度(如主轴轴向串动)有要求之外，端面定位的精度直接影响到齿坯的平行度和垂直度精度等级。现有三爪卡盘及其零部件构成只是能够产生径向夹紧力功能，一旦零部件之间因相互运动磨损产生较大间隙和偏差，则夹具报废。因为传统的车床三爪卡盘或机械加工机床类的卡盘在加紧工件的过程中只产生与夹头运动方向一致的夹紧力。因而在加工典型的盘类零件时，要保证加工面与定位面之间的加工形状精度如平行度或垂直度，除了加工机床本身的精度等级之外，则必须要使工件的定位面与定位钉之间的间隙控制保持在极小的尺寸范围内，这在实际操作中不容易总是保持为是最好的状态，加上人工频繁操作误差及夹头磨损间隙误差等因素，使被加工零件的定位面与三颗定位钉不能保证总是“均保持完全接触状态”。

为了解决这一矛盾，同时既不增加工人的操作复杂程度及其操作习惯，也不过多地增加工装夹具的设计制造复杂程度，而能确保准确有效和安全地完成工作任务，为此需要设计一套工装夹具。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴向移动端面定位三爪卡盘，能够在夹紧过程以及夹紧完成时保证有充分融洽的径向及轴向夹紧力，使工件定位面与夹头定位钉之间形成压紧紧密接触，而不必过多担心三爪爪体与卡盘主体之间是否会因磨损产生的间隙造成端面定位间隙加大或失效。同时既不增加工人的操作复杂程度，也不增加工装夹具的设计制造复杂程度，而且能够确保准确有效。

本发明的技术方案是，一种轴向移动端面定位三爪卡盘，包括三爪爪体和滑柱夹爪头，所述三爪爪体加工有一个与车床主轴廻转中心线形成一定夹角α的圆柱长孔，所述圆柱长孔内装配有滑柱夹爪头。

所述滑柱夹爪头一端加工成“Z”字型弹簧功能状态，另一端则加工成可与被加工零件合适接触并可夹紧的夹头形状。

所述滑柱夹爪头为一个柱形结构，该柱形结构与三爪爪体的柱形长孔形状一致并为间隙配合关系，相互间可以产生滑动移动位移。

在夹紧过程完成时，三爪爪体、滑柱夹爪头以及被加工件全部三个零部件与整个三爪卡盘可形成刚性结合状态，如果因为需要处于非完全夹紧状态，则亦可适量夹紧，处于半刚性夹紧状态，亦即柔性夹紧状态。

所述的轴向移动端面定位三爪卡盘，三爪爪体的螺旋线部分与传统类型的阿基米德螺旋线三爪头完全相同。

工作原理：

如图设以滑柱夹爪头与被加工件的接触点A为观察点，当夹紧过程开始时，三爪爪体1产生径向运动A→A1，称为牵连运动；滑柱夹爪头2则产生相对运动A→A2；此时开始在滑柱夹爪头的“Z”形弹簧片被压时产生反作用力作用在A点，形成相应的压力摩擦力带动被加工件3产生轴向滑移A→A3，称为绝对运动。至始至终形成了与定位钉紧密压紧的接触状态。当在夹紧过程完成时，三爪爪体、滑柱夹爪头、以及被加工件等全部三个零部件则与整个三爪卡盘形成一个刚性结合状态。

所述滑柱夹爪头的柱形轴线与车床主轴廻转中心线形成一定的夹角ɑ＝∠A2A A3，且该滑动夹爪头的另一端因其结构具备压力弹簧功能及具备相应的弹力，进而因为三爪爪体的径向运动以及径向夹紧力反作用到滑柱夹爪头，使滑柱夹爪头端的压力弹簧产生的弹性力反作用到其接触到的三爪爪体和被加工件的接触点面上。以车床床身为参考点，滑柱夹爪头与被加工件的接触点A是在做轴向运动。

本发明的突出优点在于：

能够在径向力夹紧过程中同时产生出不断加大的而且是适合的轴向预紧夹紧压力，在夹紧过程以及夹紧完成时确保有充分融洽的径向以及轴向夹紧力，使工件定位面与三爪卡盘定位钉之间形成压紧紧密接触。而不必过多担心三爪爪体与卡盘主体之间是否会因磨损产生的间隙偏差造成端面定位间隙加大与失效。

附图说明

图1是本发明所述的轴向移动端面定位三爪卡盘的夹爪的结构示意图。

图2是本发明所述的轴向移动端面定位三爪卡盘的运动及力学作用原理图。

图3是本发明所述的轴向移动端面定位三爪卡盘的增加设计加入的滑柱夹爪头2的结构示意图。

图4是本发明所述的轴向移动端面定位三爪卡盘的夹紧工件状态示意图。

图中标记为：三爪爪体1、滑柱夹爪头2、被加工件3、定位钉4、车刀5。

具体实施方式

以下结合附图和实例对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1所示，本发明所述的轴向移动端面定位三爪卡盘，包括三爪爪体1和滑柱夹爪头2。具体结构和连接关系为：所述三爪爪体1加工有一个其轴线与车床主轴廻转中心线形成一定夹角α的圆柱长孔，所述圆柱长孔内装配有滑柱夹爪头2。所述滑柱夹爪头2为一个柱形结构与三爪爪体的柱形长孔形状一致并为间隙配合关系，相互间可以产生滑动移动位移，滑柱夹爪头2一端加工成“Z”字型压力弹簧功能状态，另一端则加工成可与被加工零件合适接触并可夹紧的夹头形状。

工作过程：

取滑柱夹爪头2与被加工件3的接触点A为观察点，当夹紧过程开始时，三爪爪体1产生径向运动A→A1，称为牵连运动；滑柱夹爪头2则产生相对运动A→A2；此时开始在滑柱夹爪头2的“Z”形弹簧片被压时产生反作用力作用在A点，形成相应的压力摩擦力带动被加工件3产生轴向滑移A→A3，称为绝对运动。至始至终形成了与定位钉紧密压紧的接触状态。当在夹紧过程完成时，三爪爪体、滑柱夹爪头、以及被加工件等全部三个零部件则与整个三爪卡盘形成一个刚性结合状态。由此之后三爪卡盘夹爪若继续被施压而产生的径向夹紧力则开始与传统的三爪卡盘夹爪径向夹紧力一样一致。

同时由于滑动夹爪头2的另一端加工成“Z”字型弹簧功能状态，当三爪爪体1开始产生径向运动以及其径向推动力作用到滑柱夹爪头2，使滑柱夹爪头2产生位移，从而使滑柱夹爪头2一端的压力弹簧被压缩而产生弹性力，该弹性力反作用到三爪爪体1及被加工件3的接触点面上。由于被加工件3可被视为一个刚性体，则滑柱夹爪头2与被加工件3的夹紧接触点A在车床主轴的径向方向上的位移是静止不动的。而三爪爪体1的径向运动(牵连运动)和滑柱夹爪头2的位移滑动(相对运动)在压力及其摩擦力的带动下驱使滑柱夹爪头2拉动被加工件3产生靠紧定位钉4方向的轴向移动(绝对运动)，并促使被加工件3与定位钉4之间形成更加紧密的压紧接触。达到消除被加工件定位面与三爪卡盘上的定位钉之间的间隙，从而达到提高批量加工零件的形位公差加工精度的目的。

Claims (3)

1.一种轴向移动端面定位三爪卡盘，包括三爪爪体和滑柱夹爪头，其特征在于，所述三爪爪体加工有一个其轴线与车床主轴廻转中心线形成一定夹角α的圆柱长孔，所述圆柱长孔内装配有滑柱夹爪头。

2.根据权利要求1所述的轴向移动端面定位三爪卡盘，其特征在于，所述滑柱夹爪头一端加工成“Z”字型弹簧功能状态，另一端则加工成可与被加工零件合适接触并可夹紧的夹头形状。

3.根据权利要求1所述的轴向移动端面定位三爪卡盘，其特征在于，所述滑柱夹爪头为一个柱形结构，该柱形结构与三爪爪体的柱形长孔形状一致并为间隙配合关系，相互间可以产生滑动移动位移。