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薄壁件的加工和夹紧一直是业界的困难之一，现场加工方法很多，但适合于大批量生产的方法未几。我们采用了一种浮动三爪夹具，不需要过大的夹紧力就可实现薄壁件加工的定位和夹紧，大大改善了加工效果。
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众所周知，薄壁件夹紧外圆进行车削加工时，在夹紧力的作用下，零件易产生变形，从而影响加工精度，工件尺寸公差不易保证。
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如加工的一种出口件8T-4556的加工为例，其外圆直径412mm，壁厚为25mm，属薄壁件，且毛坯为铸造方式生产，存在外形不规则的特点，工艺要求在以外圆为夹紧定位基准的条件下，车削端面和内孔，内孔尺寸公差带只有0.08mm。试制该零件时，我们曾采用传统的软三爪夹紧外圆的方式，夹紧时工件易变形，影响加工精度，同时，由于毛坯外圆不规则，夹紧定位不稳定，为了减少变形，需减小夹紧力，但这样可能会出现夹不紧的情况。 % C' u/ N1 ^0 E7 H! }
对此，我们突破传统的通过加大装夹接触面积（加开缝套筒）的方式，采用了一种六点定位夹紧的浮动三爪（如图1），在实际应用中取得了较好的效果。 " a/ q2 n4 y* J9 D, I) x
图1浮动三爪夹紧 ) h# k* N9 N% B/ R
一、浮动三爪夹具的组成及工作原理我们采用的浮动三爪夹具包括三爪本体、连接块、夹紧钉及特殊镶套。三爪本体通过镶套连接在连接块上，连接块像普通三爪一样与车床卡盘连接，六个夹紧钉成对分别固定在三爪本体上，以镶套为支点，连同三爪本体随毛坯外圆的高低起伏，有微量的浮动（浮动量有严格要求，不可随意给定），起到浮动夹紧作用。夹紧钉带锥的尖部随着夹紧力的作用扎进毛坯表面一定深度，不需要过大的夹紧力，就可以实现薄壁件加工的定位和夹紧，防止工件变形。 : N/ }* y* r, T2 _# @
如图2a所示，因毛坯为铸造工艺制造，毛坯上多处（B'）存在表面凹陷，普通三爪夹紧时易造成工件变形过大或夹不紧。采用六点定位夹紧的浮动三爪即可克服此缺点。在卡盘向中心移动过程中，当夹紧钉没有与工件B'点接触时，三爪本体会以镶套为圆心，零件会给夹紧钉一个作用力F，使三爪本体产生一定的转角，即夹紧钉尖点A移动到A1点，夹紧钉尖点B移动到B1点，如图2b所示，随着三爪本体夹紧动作继续，使两个定位钉同时与工件表面接触，如图2c所示，这样三爪本体的浮动量克服了工件表面缺陷。同理，其他两个卡爪也如此运动，六个夹紧钉尖点终极都与毛坯外圆同时接触，保证了工件的定位夹紧。
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图2浮动夹紧原理 . H- J+ ]$ |- z6 M: I# \
二、应用效果
( T, W$ n/ R( A& Y A从力学上分析，传统的三爪接触面为三爪与毛坯的接触面积，设为S1，而六点定位夹紧的浮动三爪夹具与毛坯外圆的接触面为两个点，设为S2，那么两种方式夹紧时零件表面受到的压强分别为P1=F1/S1和P2=F2/S2，因S2远远小于S1，故保证同样的压强下，F1远远大于F2。
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薄壁件加工中，夹紧压力应越小越好，六点定位夹紧的浮动三爪夹具将受力面缩小到两个点，S2非常小，这时夹紧钉与工件接触处压强较大，使夹紧钉轻易嵌进工件表面一定深度，夹紧不仅仅依靠摩擦力作用，从而大大增加了夹紧的稳定性，在夹紧力较小的情况下，实现了工件的夹紧定位。
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在使用传统三爪加工8T-4556时，工件精度很难保证，分歧格品率较高。最近这一年多，通过使用六点定位夹紧的浮动三爪夹具，其加工效果明显改善，不但满足了内孔的工艺尺寸要求，而且内孔的圆柱度也非常好。 , _$ u* d7 x5 }+ M$ O9 [$ I3 p
三、浮动三爪夹具的主要特点
1 s. l8 ], P8 G$ W) I, Q! x适合夹持截面圆度相对较差的工件，比如锻造件和铸造件毛坯，既可以外夹，也可以内撑。 1 Q# D. p Z1 K" U
该夹具的卡爪夹持时，因卡爪的角度变化特点，会产生后拉力，使工件卡爪通过自身角度的变化产生的后拉动作，可以能够紧固夹持单边斜度最大为10°的锻造或铸造件。 同时卡爪自身具有圆周向5°的偏摆功能，实现自我调节，增大卡爪与工件的接触面。
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当工件以中心定位，卡爪辅助夹紧时，该夹具同样可以满足夹持要求，避免产生普通卡盘所带来的过定位的问题。
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卡爪可以做成子母爪结构，通过更换子爪和定位块，可以满足规格相近的产品夹持，同时根据子母爪之间的精度配合。可以实现快速更换。
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发表于 2022-10-7 10:13:57
