了解数控夹头卡盘

(本文是2010年发表的原稿的更新版本。)

当考虑购买数控车床或车削中心时，重要的是要确保工作夹具系统与机器的能力和它将要做的工作类型相匹配。例如，用于加工管螺纹的大口径油斑车床的工作夹具系统可能不是高速多任务机器制造髋关节的正确解决方案。

许多数控车床和车削中心从工厂配备了标准的工件夹紧系统，包括一个三爪动力卡盘，一个液压执行气缸和一个拉管。液压缸固定在机床主轴的后端，而卡盘安装在主轴的前侧或工作侧。这两个部件通常通过通过主轴孔的空心钢管连接在一起。

卡盘钳口的开启和关闭是通过液压执行器活塞的轴向运动来完成的。当活塞前后滑动时，牵引管同步移动，带动卡盘体内的楔形柱塞。这种柱塞将轴向运动转换为径向运动，导致爪开启和关闭。钳口施加到工件上的夹持力的大小与执行机构输出力直接相关，可以通过压力阀轻松调节。

作为一种通用的工作夹具，三爪卡盘在许多常见的车削应用中发挥着良好的作用。它可以容纳一系列的零件尺寸，能够以合理的转速运行，并达到良好的精度-特别是当钳口镗孔到位。

数控夹头卡盘安装在数控车床主轴的工作侧，其方式与三爪卡盘相同，并使用机床现有的液压缸和拉拔管作驱动。

然而，有许多应用，颚卡盘不是最好的工件夹紧的选择，这导致了一系列替代解决方案的开发。其中最常见的是数控弹簧夹头．

数控夹头卡盘安装在数控车床主轴的工作侧，其方式与三爪卡盘相同，并使用机床现有的液压缸和拉拔管作驱动。夹头卡盘的安装通常需要在卡盘和抽拉管之间安装一个中间适配器，以补偿螺纹和位置差异。这种适配器是为特定的车床/卡盘组合定制加工的，通常包括在夹头卡盘的价格中。

小直径部分

数控夹头卡盘最初是为了方便小零件的加工而开发的。虽然夹头卡盘的容量可达6英寸左右，大多数应用是工件直径测量3英寸或更小。事实上，在这个尺寸范围内的零件上使用夹头的好处是如此显著，许多车床制造商和机床经销商现在允许客户购买他们的机器，已经安装夹头作为标准的加工夹具。

在加工0到3英寸范围内的零件时，最明显的优势是夹头卡盘的流线型形状和减小的机头直径所提供的额外的工具间隙。这种安排使加工更接近卡盘，提供最大的刚性和更好的表面光洁度。相比之下，大直径的三爪卡盘及其夹爪通常需要加工的零件进一步延伸到工作区域，从而增加了偏转的可能性。

高转速

夹头卡盘也适合小直径的工作，因为其较低的质量和对称的几何形状，使其运行速度比传统的三爪卡盘更高。由于重量较轻，夹头夹头不太容易受到离心力的负面影响，因此，在整个转速范围内往往产生更一致的夹持力。

管子和薄壁零件

夹头卡盘和三爪卡盘的主要区别之一是工件啮合的区域。颚式卡盘通常提供三个接触点-每个颚一个。相反，夹头夹头和夹头提供360度的支持。这种额外的接触有助于减少零件打滑的机会，在管和薄壁零件的加工中也起着重要的作用。通过将夹持力均匀地分布在整个工件圆周上，减少了夹紧和破碎的风险。

当棒材进料时使用夹头夹头的一些额外好处包括减少振动和更快的夹紧/松开时间。

酒吧喂养

夹头卡盘是大多数棒材送料应用的首选工作保持方法。除了之前概述的小直径转弯的优点外，当棒材进料时使用夹头卡盘的一些额外好处包括减少振动和更快的夹紧/松开时间。夹头和工件之间的360度接触再次发挥在棒材送料应用中，确保棒材在被送料机推进后仍保持在中心线上进行同心重新夹持。

额外的优势

使用夹头卡盘的一些额外优势包括更快的安装时间和/或更高的精度，因为不需要钻孔软爪到位;可提供用于夹紧圆形、方形和六角形股票的标准夹头;用于夹紧工件内径的内扩夹头;可容纳1 / 4英寸的井眼。持有奇奇怪怪的零件和执行偏心转弯是一些更专业的应用，可以很容易地处理与定制夹头。

拉回对死长度操作

顾名思义，回拉夹头卡盘通过将夹头拉回卡盘体来操作。当夹头上的外锥度与卡盘的内锥度接触时，夹头压缩以夹住工件。这种简单设计的缺点是，当夹头缩回时，它经常开始拉杆柄或工件，导致z轴位置变化。在第一次操作工作中，这部分运动通常可以通过简单的面切割来补救，但在二次操作工作或副主轴反加工操作中可能会出现更多的问题，这些工作必须精确地控制长度特征。

皇家产品美国的死长度夹头卡盘(品牌为Accu-Length)的设计，以克服关闭过程中零件移动的问题。使用超长卡盘时，夹头固定在卡盘本体上，锥形套筒向前推动夹头以压缩夹头。由于这种设计的夹头没有轴向运动，工件定位保持不变。随着机床变得越来越复杂，具有活动工具、多主轴、多转塔和过程测量等功能，市场已经从拉回式卡盘转向更先进的死长度型号的夹头卡盘，用于主主轴和副主轴操作。

低调的数控夹头卡盘

皇家低调的数控夹头卡盘其特点是既具有独特的流线型形状，又采用传统的弹簧式夹头。夹头的选择包括5C, 16C和3J型号，而较大的型号使用主夹头与s型夹头垫一起工作。

使用这种类型的工件夹头系统，夹头的范围有限，只有千分之几英寸，因此紧密匹配夹头孔的工件尺寸，以获得最佳的精度和夹紧力是很重要的。将弹簧式夹头安装到低外形的夹头中，是通过将其穿入夹头并将钥匙与夹头的键槽接合来完成的。低外形卡盘可在拉回和死长度配置。

容易改变主意的夹头

大多数商店都在处理生产过程中的短批量。在很大程度上，将一台机器专门用于一个长期运行的部件的日子已经结束了。快速地将机器从一项工作转换到另一项工作的能力是非常需要的。

工件夹具制造商，如皇家，已经开发了快速更换夹套(皇家品牌其快速夹紧)以回应这一要求。这些夹头夹头是一个相对新的创新，在工作夹具市场，并提供了一些优势，比传统的夹头设计。(如欲阅读有关快速夹头的文章，请访问“发现夹头夹头的好处”)。

罗亚尔的快速更换系统提供的另一个优势是¹/₁₆夹套的-英寸夹持范围。

这种设计最重要的功能特点之一与夹头的安装方式有关。一种特殊的安装工具将夹头的后端压紧，以便将夹头插入夹头。在膨胀时，夹头通过挂钩和槽安排锁定到位。

罗亚尔的快速更换系统提供的另一个优势是¹/₁₆夹套的-英寸夹持范围。这一范围是可能的，因为事实上，每个部分的快速更换夹头是完全分离的其他部分由硫化橡胶垫片。采用这种设计，所有夹头段同时安装。

这种设计允许在整个闭合范围内平行夹持工件，与弹簧式夹头相比具有显著优势，在弹簧式夹头中，线段在被压缩千分之几英寸后开始形成一个角度。该系统的范围和平行抓地力，使它可以轻松处理过大和过小的杆托，以及肩扛式抓地力，扣件等。

快速夹头夹头的最后一个优点是它的总长度非常短。这提供了最大的工作区域使用量，这在z轴容量有限的较小机器上尤其有价值。短长度也提高了刚性，使工件更接近机器的主轴轴承。

选择正确的夹头夹头

选择正确的夹头夹头，首先要确定要安装夹头的机床主轴机头。所有数控车床主轴头都遵循国际标准，明确规定了安装接口尺寸。北美市场的常见轴鼻配置包括A2-6, A2-8和140毫米。

下一步是根据需要承载的部件的尺寸来确定卡盘所需的容量。对于棒材送料应用，习惯上要匹配或略超过机器的拉丝管内径尺寸。

一旦确定了主轴安装和所需的容量，根据不同型号的具体特点和优点，可以进一步缩小选择范围，包括回拉和死长操作;外部间隙尺寸;RPM的能力;以及设置时间要求。

当适当匹配的机器，棒材馈线和应用，数控夹头卡盘提供了一个经济和有效的方式，以保持小于4英寸直径的材料。由于夹头夹头通常与棒状给料机相匹配，其中一些棒状给料机有夹头存储，旨在在高速下保持一致的夹持力，它们是熄灯作业的工作夹具选择。

夹头卡盘的紧凑尺寸提高了刀具间隙，最大限度地提高z轴能力，并有助于提高刚性。可随时提供圆形，方形，六角，内部膨胀和应急夹头提供广泛的灵活性。

要了解更多关于为公司选择正确的工作保持选项的信息，请阅读“工作的许多方面”。