[发明专利]一种自定心四爪联动卡盘软爪装置及加工方法

说明书

本发明的一种自定心四爪联动卡盘软爪装置属于机械加工中定位夹具技术领域。包括4个卡盘软爪(100)、4个软爪连接块(102)和1个卡盘主体(102)，所述卡盘主体(102)是圆柱体形状的，在卡盘主体(102)的顶面均匀分布4个“H”形导向槽，每个“H”形导向槽中有一个可以在导向槽中自由滑动的软爪连接块(102)，每个软爪连接块(102)的顶面固定1个卡盘软爪(100)。本发明的软爪结构简单，利用卡爪夹持面两个大、小不同曲率的弧面结构可以实现在小弧面直径和大弧面直径之间的圆柱工件的夹持。

技术领域

本发明属于机械加工中定位夹具技术领域，涉及一种自定心四爪联动卡盘软爪结构及加工方法，可用于圆柱工件的定位、装夹。

背景技术

自定心四爪联动卡盘是加工圆柱形工件的常用夹具，随着机械设计和机械加工过程中对圆柱工件的表面质量和尺寸精度要求越来越高，对四爪联动卡盘的定位精度和夹持稳定性提出更高的要求。卡盘卡爪根据选用的材料及应用场合的不同，分为硬爪和软爪，卡盘软爪自身选用的材料一般为中碳钢、铝合金、铜合金或胶木等，软爪硬度较低，不易划伤、夹伤工件表面，同时可以根据待加工的工件外形修整软爪的夹持结构，从而实现增大工件夹持面积，减小加工过程中工件夹持变形量的目的。常用四爪卡盘软爪结构简介及问题分析：1.传统四爪卡盘软爪通常为针对夹持某一形状尺寸工件制作，可夹持工件直径范围小，被当夹持工件直径小于弧面曲率时，软爪夹持面上只有随机一条楞线夹持工件，当夹持工件直径等于弧面曲率时，工件与卡爪夹持面曲面贴合，可准确夹装；当夹持工件直径超过夹持面的曲率半径时，超过卡盘的装夹范围，无法装夹；非设定尺寸工件夹持时定心精度差。2.软爪夹持面为单圆弧面，工件夹持受力面积小，对于刚性较差的零件，夹装时径向夹紧力难以把握，当夹紧力过大时，工件出现大变形量，反之工件夹紧力较小时，在加工过程中会出现工件松动甚至是甩飞的现象。3.传统卡盘软爪结构沿工件轴向不具备调节功能，无法满足轴向公差尺寸要求较高的工件的加工要求。针对上述特点与要求使自定心四爪联动卡盘软爪结构优化成为保证圆柱工件准确定位夹持，提高圆柱工件尺寸精度的重要方法。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种自定心四爪联动卡盘软爪装置，包括4个卡盘软爪100、4个软爪连接块102和1个卡盘主体102，所述卡盘主体102是圆柱体形状的，在卡盘主体102的顶面均匀分布4个“H”形导向槽，每个“H”形导向槽中有一个可以在导向槽中自由滑动的软爪连接块102，每个软爪连接块102的顶面固定1个卡盘软爪100，每个卡盘软爪100的结构相同，包括外卡爪夹持面1001、内卡爪夹持面1003、上定位基准面1002、下定位基准面1004和卡爪前端面1005，每个外卡爪夹持面1001和每个内卡爪夹持面1003均是由3个圆弧面嵌套连接构成，两侧的圆弧面的曲率相同，且小于中间的圆弧面的曲率，每个卡爪夹持面和卡爪前端面均有横向的夹持面断面槽1006，内卡爪夹持面1003和下定位基准面1004的夹角处有清根槽1007，在上定位面1002上有两个定位沉头孔1008；用本发明的装置夹持目标范围内尺寸的圆柱形工件时，软爪通过每个夹持面上的大、小三个圆弧面的两个交接处楞线与圆柱形工件接触，并使用定位基准面对工件进行轴向方向定位，保证圆柱形工件轴向方向上的尺寸精度。上述内、外夹持面上设置的断面槽1006和清根槽1007保证了工件重复定位精度。

一种卡盘软爪的加工方法，有以下步骤：使用定位棒料撑起软爪，在软爪上铣削加工外夹持面的大曲率弧面和小曲率弧面，并使用同样的方法铣削内夹持面的大、小两个曲率的弧面；再使用端铣刀加工卡爪的上、下卡爪定位基准面，完成对软爪内、外夹持面和定位基准面的加工，最后使用斜角成型铣刀在夹持面上加工断面槽，倾转回转平台使卡盘倾斜45°，使用圆鼻铣刀加工清根槽，得到卡盘软爪。

有益效果：

1、本发明的软爪结构简单，在数控加工中心上一次定位后就可进行加工，并且加工后可直接在本加工中心上使用；

2、利用卡爪夹持面两个大、小不同曲率的弧面结构可以实现在小弧面直径和大弧面直径之间的圆柱工件的夹持；