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機械類畢業(yè)設(shè)計論文 六角螺栓車總長裝置設(shè)計摘 要本課題是針對某廠生產(chǎn)的零件六角螺栓進(jìn)行車總長的裝置設(shè)計該課題是對某企業(yè)實際產(chǎn)品的加工過程設(shè)計具有較強的實踐性需實習(xí)調(diào)研過程在我們?nèi)嵺`觀察的過程中不僅提高了自身的觀察能力而且也同時提高了我們的思考判斷等綜合能力通過對該課題的研究和設(shè)計可以鞏固我們對所學(xué)理論知識掌握提高我們解決實際生產(chǎn)中設(shè)計開發(fā)問題的能力和創(chuàng)新性在我的畢業(yè)設(shè)計中綜合各方面的考慮自己設(shè)計了一個彈簧夾頭其中彈簧夾頭的材料是很有講究的這在后面都會說到夾頭主要利用了楔形結(jié)構(gòu)因為工廠的工作環(huán)境和成本效率我選擇了氣動的傳動方案雖然看上去很簡單但是就生產(chǎn)效率的提高上去看絕對起到了非常大的效果 關(guān)鍵字氣缸彈簧夾頭彈簧鋼六角螺栓楔形結(jié)構(gòu)the lathing total length fixture design of tapped studabstractthis topic is for a certain part hex bolts which should be turn the total length out the subject is very practicalit also need to investigate in the factoryduring the investigationit do not only promote our ability of observation but also enhance our thinking and judgment comprehensive abilitieswe can turn our theoretical knowledge into practicein my graduation designi have considered many aspectsi have designed a spring chuck which is wedge-shapedthe material of the spring chuck is complexbecause of the working environment and the costi think the pneumatic transmission is bestalthough it is easyit is very useful for the improvement of the efficiencythe keywordsylinder spring chuck spring steel hexagonal bolt wedgedstructure目 錄引 言1第1章 緒 論211六角螺栓簡介212六角螺栓級別和扭力 扭矩 的相對關(guān)系213彈簧夾頭的現(xiàn)狀和應(yīng)用現(xiàn)狀3第2章 氣壓傳動方案421方案的提出422整體方案的分析比較與確定5第3章 氣缸的確定631氣缸的選擇6com使用要求6com選擇要點632氣缸各機構(gòu)數(shù)據(jù)計算6com作用力大小6com 或缸 的運動速度8com選擇11第4章 彈簧夾頭的設(shè)計1541彈簧夾頭的使用和制造15com用彈簧夾頭15com頭的應(yīng)用16com彈簧夾頭提出問題及提出解決問題的方案19com彈簧夾頭的改進(jìn)19com在加工夾具體和夾具頭時對加工精度的保證20com卡塊的加工工藝及其精度的保證2242彈簧夾頭的工藝24com頭的熱處理2443提高彈簧夾頭壽命的探討26com命的探討26com頭的精度分析27結(jié)論與展望28致 謝29參考文獻(xiàn)30附錄a31附錄b36插圖清單圖1-1 不銹鋼六角螺栓2圖3-1 氣缸輸出力經(jīng)驗圖7圖3-2 氣缸輸出力經(jīng)驗圖8圖3-3 活塞桿徑與活塞桿最大計算長度 之間的關(guān)系9圖3-4 活塞桿徑與活塞桿最大計算長度 之間的關(guān)系9圖3-5 10圖3-6 氣缸空氣消耗量 11圖3-7 氣缸二維圖13圖3-8 氣缸三維圖13圖4-1 以前的彈簧夾頭結(jié)構(gòu)18圖4-2 鑲塊式彈簧夾頭19圖4-3 夾頭外錐面車加工示意圖19圖4-4 夾頭定位面加工原理20圖4-5 圓錐面的磨削原理20圖4-6 夾頭內(nèi)孔的磨削原理21圖4-7 夾頭導(dǎo)向面的磨削原理21圖4-8 卡塊六分口的銑削原理22圖4-9 磨削卡塊外徑原理22圖4-10 彈簧夾頭示意圖23圖4-11 淬火低溫回火工藝圖23圖4-11 彈簧夾頭回火工藝示意圖24圖4-12 熱處理工藝工藝曲線26表格清單表3-1 氣缸型號表11表4-1回火溫度和時間的關(guān)系24引 言本課題是對某廠生產(chǎn)零件-六角螺栓進(jìn)行機械車加工總長的裝置設(shè)計該課題是對某企業(yè)實際產(chǎn)品的加工過程設(shè)計具有較強的實踐性需實習(xí)調(diào)研過程在我們?nèi)嵺`觀察的過程中不僅提高了自身的觀察能力而且也同時提高了我們的思考判斷等綜合能力通過對該課題的研究和設(shè)計可以鞏固學(xué)生對所學(xué)理論知識掌握提高學(xué)生解決實際生產(chǎn)中設(shè)計開發(fā)問題的能力和創(chuàng)新性由于是大批量生產(chǎn)如果用三爪卡盤就行裝夾效率方面肯定是上不去的在這樣的基礎(chǔ)上我們進(jìn)行了改裝設(shè)計出了配套的彈簧夾頭與氣壓頂緊的裝置以致使生產(chǎn)效率得到了很大的提高從中也是我們運用所學(xué)知識和技能來解決實際問題的一個重要環(huán)節(jié)更是對大學(xué)階段所學(xué)關(guān)于機械及氣壓知識和實際動手能力的一個考察通過這次課題不但可以提高我們的綜合訓(xùn)練設(shè)計能力科研能力其中包括實際動手能力查閱文獻(xiàn)能力撰寫論文能力還是一次十分難得的提高創(chuàng)新能力的機會并且使我在以下幾個方面得到訓(xùn)練1了解氣壓傳動系統(tǒng)設(shè)計的基本方法和設(shè)計要求培養(yǎng)了我們運用所學(xué)理論知識解決具體工程技術(shù)問題的能力2掌握氣壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟熟悉設(shè)計的有關(guān)技術(shù)文件規(guī)范設(shè)計手冊及相關(guān)元件的國家標(biāo)準(zhǔn)3根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求進(jìn)行工況分析和確定氣壓系統(tǒng)的氣壓元件擬定出氣壓系統(tǒng)并對氣壓系統(tǒng)主要性能作必要的設(shè)計計算針對大學(xué)中所學(xué)的機械及氣壓方面的知識我選擇這個課題來完成我的畢業(yè)設(shè)計并進(jìn)行了大量的實地調(diào)研考察嘗試和論證本次設(shè)計中主要以課本和搜集來的各種資料作為依據(jù)基于所學(xué)的知識從簡單入手循序漸進(jìn)逐步掌握設(shè)計的一般方法和步驟讓我把知識掌握的更加牢固并把所學(xué)的知識融成一個體系以適應(yīng)將來實際工作的需要由于初次設(shè)計所學(xué)知識又存在大量局限實際經(jīng)驗也存在著大量的不足因此對一些問題可能考慮不周致使設(shè)計中難免會存在有某些缺點和錯誤懇請各位老師批評指正第1章 緒 論11六角螺栓簡介六角螺栓即六角頭螺栓部分螺紋-c級及六角頭螺栓全螺紋-c級又名六角頭螺栓粗制毛六角頭螺栓黑鐵 不銹鋼六角螺栓常用的標(biāo)準(zhǔn)可參見sh3404hg20613hg20634等在現(xiàn)代復(fù)雜的制造環(huán)境中想在最佳狀態(tài)下保持連續(xù)切削加工大多數(shù)工廠都必須經(jīng)過機床制造商的嚴(yán)格培訓(xùn)認(rèn)真學(xué)習(xí)新設(shè)備的加工運動原理結(jié)構(gòu)特征和使用技巧方能進(jìn)行操作使用尤其對于頂端的技術(shù)系統(tǒng)更是如此例如先進(jìn)的機床控制系統(tǒng)復(fù)雜形狀零件的5軸加工程序的匯編等慶幸的是有一種與此相反的處理方案這就是截止目前已經(jīng)開發(fā)出的一些功能強大精度高但又容易操作 勿須專門培訓(xùn) 和使用壽命長的工藝裝備用以快速定位夾緊工件 或刀具 的相對卡盤定位精度高的彈簧夾頭 或稱彈簧套 就屬于這一范疇它具有100多年的悠久歷史和很廣闊的應(yīng)用范圍 第一個彈簧夾頭的使用并不是很理想的但當(dāng)時確實證明了一個事實一個好的工件夾頭的使用能提高生產(chǎn)效率和加工零件精度后來在車床開發(fā)制造領(lǐng)域享有盛名的公司在1901年驕傲地在他們開發(fā)的車床上使用了 于1890年 由本公司研制成功用以提供工件定位與夾緊的彈簧夾頭并將他們的產(chǎn)品圖紙和開發(fā)的系列產(chǎn)品向外公布當(dāng)時主要是為適應(yīng)鐘表和透鏡制造業(yè)大批量生產(chǎn)的市場需要而開發(fā)的能如此好地為早期 1920年前 的普通車床與凸輪式多軸自動車床提供得心應(yīng)手的彈簧夾頭產(chǎn)品的確令人難以置信這就如同在現(xiàn)在的先進(jìn)的cnc車床上配置一套現(xiàn)代化技術(shù)的控制系統(tǒng) 讓我們回顧以往隨著加工與設(shè)備技術(shù)的不斷進(jìn)步在要求各個系統(tǒng)都能極高地提高生產(chǎn)效率的設(shè)計改革潮流中對作為機床的最基本但又很重要的工藝裝備彈簧夾頭卻從沒有給以設(shè)計的空間和時間這似乎是件非常奇怪的事情 在機床結(jié)構(gòu)也在以飛快速度變換著的形勢下能繼續(xù)保持原彈簧夾頭基本結(jié)構(gòu)保持不變的這一奇跡主要歸功于它特具有的靈巧精致的結(jié)構(gòu)和功能強大使用方便以及經(jīng)濟性好等特點彈簧夾頭雖小但在機床工業(yè)中確實起到了很重要的作用這是都是由于它具有以下很強的功能能精確地定位與夾緊工件 或刀具 具有抵抗扭矩和承受來自多方向切削力的功能具有增大驅(qū)動力 拉力 和轉(zhuǎn)換驅(qū)動力為工件 或刀具 夾緊力的功能 具有快速松開工件 或刀具 的功能 具有在不降低加工精度和使工件不受損害前提下的高重復(fù)精度 具有能在較寬的主軸轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作與只有極小的夾緊力損失的能力 簡化機構(gòu) 采用液壓傳動可大大地簡化機械結(jié)構(gòu)從而減少了機械零部件數(shù)目5便于實現(xiàn)自動化 液壓系統(tǒng)中液體的壓力流量和方向是非常容易控制的再加上電氣裝置的配合很容易實現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循環(huán)缺點1不適宜遠(yuǎn)距離輸送動力 由于采用油管傳輸壓力油壓力損失較大故不宜遠(yuǎn)距離輸送動力2油液中混入空氣易影響工作性能 油液中混入空氣后容易引起爬行振動和噪聲使系統(tǒng)的工作性能受到影響3油液受溫度的影響 由于油的粘度隨溫度的改變而改變故不宜在高溫或低溫的環(huán)境下工作第3章 氣缸的確定31氣缸的選擇com使用要求 1氣缸的一般工作條件是周圍環(huán)境及介質(zhì)溫度5600工作壓力0406mpa表壓超出此范圍時應(yīng)考慮使用特殊密封材料及十分干燥的空氣 2安裝前應(yīng)在15倍的工作壓力下試壓不允許有泄漏 3在整個工作行程中負(fù)載變化較大時應(yīng)使用有足夠出力余量的氣缸 4不使用滿行程工作特別在活塞伸出時以避免撞擊損壞零件 5注意合理潤滑除無油潤滑氣缸外應(yīng)正確設(shè)置和調(diào)整油霧器否則將嚴(yán)重影響氣缸的運動性能甚至不能工作 6氣缸使用時必須注意活塞桿強度問題由于活塞桿頭部的螺紋受沖擊而遭受破壞大多數(shù)場合活塞桿承受的是推力負(fù)載必須考慮細(xì)長桿的壓桿穩(wěn)定性和氣缸水平安裝時活塞桿伸出因自重而引起活塞桿頭部下垂的問題安裝時還要注意受力方向活塞桿不允許承受徑向載荷 7活塞桿頭部連接處在大慣性負(fù)載運動停止時往往伴隨著沖擊由于沖擊作用而容易引起活塞桿頭部遭受破壞因此在使用時應(yīng)檢查負(fù)載的慣性力設(shè)置負(fù)載停止的阻擋裝置和緩沖裝置以及消除活塞桿上承受的不合理的作用力 氣缸的選擇要點 1根據(jù)氣缸的負(fù)載狀態(tài)和負(fù)載運動狀態(tài)確定負(fù)載力f和負(fù)載率再根據(jù)使用壓力應(yīng)小于氣源壓力85的原則按氣源壓力確定使用壓力p對單作用缸按桿徑與缸徑比為05雙作用缸桿徑與缸徑比為0304預(yù)選并根據(jù)公式便可求得缸徑d將所求出的d值標(biāo)準(zhǔn)化即可如d尺寸過大可采用機械擴力機構(gòu) 2根據(jù)氣缸及傳動機構(gòu)的實際運行距離來預(yù)選氣缸的行程為便于安裝調(diào)試對計算出的距離以加大1020mm為宜但不能太長以免增大耗氣量 3根據(jù)使用目的和安裝位置確定氣缸的品種和安裝形式可參考相關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本4活塞 或缸筒 的運動速度主要取決于氣缸進(jìn)排氣口及導(dǎo)管內(nèi)徑選取時以氣缸進(jìn)排氣口連接螺紋尺寸為基準(zhǔn)為獲得緩慢而平穩(wěn)的運動可采用氣液阻尼缸普通氣缸的運動速度為051ms左右對高速運動的氣缸應(yīng)選用緩沖缸或在回路中加緩沖f氣缸理論輸出力 kgf f效率為85時的輸出力 kgf - ff85 d氣缸缸徑 mm p工作壓力 kgfcm2 通常在工程中確定輸出力的大小時可直接查閱經(jīng)驗圖3-1圖3-2 圖3-1氣缸輸出力經(jīng)驗圖圖3-2氣缸輸出力經(jīng)驗圖例直徑340mm的氣缸工作壓力為3kgfcm2時其理論輸出力為多少芽輸出力是多少 將pd連接找出ff上的點得 f2800kgff2300kgf com 或缸 的運動速度 活塞運動速度與氣源壓力負(fù)載摩擦力進(jìn)排氣管接頭通徑等有密切關(guān)系其中以排氣速度影響最大如果要求活塞桿高速運動時應(yīng)選用內(nèi)徑較大的進(jìn)排氣口及導(dǎo)管通常為了得到緩慢的平穩(wěn)的活塞桿運動速度可選用帶節(jié)流裝置的或氣-液阻尼裝置的氣缸節(jié)流調(diào)速的方式有當(dāng)水平安裝的氣缸去推負(fù)載時推薦用排氣節(jié)流如果用垂直安裝的氣缸舉升重物時則選用帶緩沖裝置的氣缸 從下列的圖3-3和圖3-4閥的有效截面積及氣缸速度的關(guān)系里可以根據(jù)氣缸的缸徑和使用速度來選擇用于控制氣缸的控制元件閥的有效截面積并由此來判斷閥的通徑大小 使用方法縱軸上表示氣缸的速度由此引出水平線找出與計劃使用的氣缸尺寸的交點由此交點引垂直線便可從橫軸的交點上得知所需的有效截面積根據(jù)有效載面積選擇較適合的閥 上述氣缸速度為僅考慮了電磁閥的有效截面積而計算出的數(shù)值請注意這里未考慮調(diào)速器配管管接頭等回路因素和氣缸的負(fù)荷率等 圖3-3活塞桿徑與活塞桿最大計算長度 之間的關(guān)系圖3-4活塞桿徑與活塞桿最大計算長度 之間的關(guān)系 4 安裝形式的選擇 由安裝位置使用目的等因素決定在一般場合下多用固定式氣缸在需要隨同工作機構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時 如車床磨床等 應(yīng)選用回轉(zhuǎn)氣缸在除要求活塞桿做直線運動外又要求缸作較大的圓弧擺動時則選用軸銷式氣缸僅需要在360或180之內(nèi)作往復(fù)擺動時應(yīng)選用單葉片或雙葉片擺動氣缸另有特殊要求應(yīng)選用相適當(dāng)?shù)奶胤N氣缸和組合式氣缸 選擇可參照圖3-5圖3-5氣缸的基本類型和安裝方式 5 氣缸的空氣消耗量 空氣消耗量是操作費用的一部分圖1-6是根據(jù)以下公式計算的空氣消耗 每厘米行程空氣消耗量 d活塞或活塞桿直徑 mm 氣缸行程 此外為常數(shù)10mm p操作壓力 kgfcm2 利用此公式計算的空氣消耗量為近似值因為有時在氣缸室內(nèi)的供應(yīng)空氣并不完全排放 特別是在高速狀態(tài)下 實際所需消耗量可能稍低于圖上所讀出的數(shù)據(jù) 例氣缸50500活塞直徑50mm活塞桿徑20mm行程500mm操作壓力45 求空氣消耗量 解選出所給活塞直徑定出該水平線與操作壓力線之交點空氣消耗量隨即可從橫座標(biāo)讀出讀出之值再乘該氣壓缸之行程 上述步驟讀出之值給為001行程則單行程之空氣消耗量為451對回程而言活塞桿之體積必須扣除20直徑為00141行程50行程01 因此回程空氣消耗量為38來回行程之空氣消耗量為83 圖3-6 氣缸空氣消耗量com選擇根據(jù)汽缸的選擇要求1周圍環(huán)境及介質(zhì)溫度5600工作壓力0406mpa表壓超出此范圍時應(yīng)考慮使用特殊密封材料及十分干燥的空氣2安裝前應(yīng)在15倍的工作壓力下試壓不允許有泄漏3在整個工作行程中負(fù)載變化較大時應(yīng)使用有足夠出力余量的氣缸4不使用滿行程工作特別在活塞伸出時以避免撞擊損壞零件5根據(jù)氣缸的負(fù)載狀態(tài)和負(fù)載運動狀態(tài)確定負(fù)載力f和負(fù)載率再根據(jù)使用壓力應(yīng)小于氣源壓力85的原則按氣源壓力確定使用壓力p對單作用缸按桿徑與缸徑比為05雙作用缸桿徑與缸徑比為0304預(yù)選6根據(jù)氣缸及傳動機構(gòu)的實際運行距離來預(yù)選氣缸的行程為便于安裝調(diào)試對計算出的距離以加大1020mm為宜但不能太長以免增大耗氣量結(jié)合現(xiàn)在市場狀況以及工作時汽缸要求初選德國festoon帶活塞汽缸有關(guān)型號參數(shù)見下表3-1表3-1 型材式和拉桿式氣缸型號功能直徑mm力n行程mm緩沖pppv感測標(biāo)準(zhǔn)說明雙作用32100483471222000-1iso 155522經(jīng)濟型標(biāo)準(zhǔn)安裝無派生型3最接近開關(guān)齊平安裝4附件品種齊全雙作用321254837363102000001iso 155522派生型眾多3三側(cè)都有型材槽4 接近開關(guān)齊平安裝5附件品種齊全雙作用321254837363102000-1iso 15552iso64312拉桿式氣缸結(jié)構(gòu)堅固3使用安裝組件安裝接近開關(guān)4 附件品種齊全雙作用321254837363102000-01iso 155522易清洗結(jié)構(gòu)3增強了耐腐蝕性能4 可選擇集成位置感測或附加位置感測雙作用321254837363102000-1iso 212872標(biāo)準(zhǔn)尺寸的緊湊型氣缸3和標(biāo)準(zhǔn)氣缸比派生型更多4 結(jié)構(gòu)特點節(jié)省空間雙作用321254837363102000-1iso 155522易清洗結(jié)構(gòu)3增強了耐腐蝕性能4 可選擇集成位置感測或附加位置感測雙作用321254837363102000-1iso 212872經(jīng)濟型標(biāo)準(zhǔn)氣缸無派生型雙作用321254837363102000-1節(jié)省空間2符合atex指令的特定形式可用于有潛在爆炸危險的工作環(huán)境結(jié)合實際的安裝方式和汽缸的行程最終選用的缸徑為50mm行程為160mm對應(yīng)的型號為標(biāo)準(zhǔn)型汽缸dnc-50-160-ppv二維圖3-8如下三維圖3-9如下至此氣壓傳動系統(tǒng)元器件的選型結(jié)束第4章 彈簧夾頭的設(shè)計41彈簧夾頭的使用和制造com用彈簧夾頭彈簧夾頭的優(yōu)缺點重量輕的影響小同心度高快速夾持零件更換時可快速調(diào)換夾頭適合的工件尺寸范圍有限軸向尺寸長更適合小型零件更適合直徑尺寸一致的工件三爪電動卡盤是大多數(shù)車床用戶的標(biāo)準(zhǔn)工件夾持裝置這種卡盤具有足夠的通用性可應(yīng)用于多種車削加工然而它不是所有加工任務(wù)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(wù)來說它所提供的與速度準(zhǔn)確度和生產(chǎn)力有關(guān)的優(yōu)勢也許是極其重要的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(wù)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(fù)載容量車床主軸的最大允許重量基于軸承負(fù)載容量如果夾盤和工件組合的重量太大軸承有可能超負(fù)荷對于那些存在超出限度的危險的加工任務(wù)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(dāng)?shù)倪x擇主軸速度彈簧夾頭往往是以非常高的主軸速度進(jìn)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(zhì)量有關(guān)假定以相同的主軸馬力驅(qū)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(dá)到所需的速度加速時間長將延長工作周期降低生產(chǎn)力另一個原因與離心力有關(guān)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(shù)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(nèi)夾持力會更加穩(wěn)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(qū)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(guān)的精確度因為彈簧夾頭的準(zhǔn)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com英寸范圍內(nèi)的tir 總讀數(shù) 重復(fù)精度而彈簧夾頭的典型重復(fù)精度為00005英寸tir或更好為了進(jìn)一步提高二次加工精度在安裝過程中還可調(diào)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(dāng)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(wù)均適合采用彈簧夾頭在小批量和多種任務(wù)的加工場合彈簧夾頭的優(yōu)勢與產(chǎn)品轉(zhuǎn)換時間有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)卡爪卡盤的卡爪調(diào)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(diào)換只需要15至20秒在產(chǎn)品變換頻繁時節(jié)省的時間累計起來是可觀的當(dāng)加工批量大時可同樣累積所節(jié)省的與夾持有關(guān)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(zhuǎn)換至下一個工件的非切削時間削減加工循環(huán)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(qū)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(jīng)常用于各種大批量加工在這些應(yīng)用中彈簧夾頭可顯著節(jié)省加工時間它們可在一個工作循環(huán)中加工零件的所有面這些機床常與棒材進(jìn)料器組合在一起實現(xiàn)無人值守生產(chǎn)連續(xù)加工工件在這些應(yīng)用中對一個工件而言所節(jié)省的夾盤驅(qū)動時間可能是很少的但在整個生產(chǎn)過程中每個工件節(jié)省時間與加工工件數(shù)相乘累計起來所節(jié)省的時間是很可觀的夾盤工具庫當(dāng)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(dāng)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(chǎn)力提高大大超過更換夾具花費時間造成的生產(chǎn)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(gòu)成采用彈簧夾頭的障礙可提供設(shè)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彈簧夾頭的應(yīng)用彈簧夾頭必須保持與工件 或刀具 的定位基準(zhǔn)相同如主軸彈簧夾頭和工件 或刀具 之間的相對運動將導(dǎo)致不正確的零件加工彈簧夾頭與工件 或刀具 的相對轉(zhuǎn)動或相對軸向移動都會使加工工件尺寸的一致性和幾何精度受到影響在現(xiàn)代復(fù)雜的制造環(huán)境中想在最佳狀態(tài)下保持連續(xù)切削加工大多數(shù)工廠都必須經(jīng)過機床制造商的嚴(yán)格培訓(xùn)認(rèn)真學(xué)習(xí)新設(shè)備的加工運動原理結(jié)構(gòu)特征和使用技巧方能進(jìn)行操作使用尤其對于頂端的技術(shù)系統(tǒng)更是如此例如先進(jìn)的機床控制系統(tǒng)復(fù)雜形狀零件的5軸加工程序的匯編等慶幸的是有一種與此相反的處理方案這就是截止目前已經(jīng)開發(fā)出的一些功能強大精度高但又容易操作 勿須專門培訓(xùn) 和使用壽命長的工藝裝備用以快速定位夾緊工件 或刀具 的相對卡盤定位精度高的彈簧夾頭 或稱彈簧套 就屬于這一范疇它具有100多年的悠久歷史和很廣闊的應(yīng)用范圍 第一個彈簧夾頭的使用并不是很理想的但當(dāng)時確實證明了一個事實一個好的工件夾頭的使用能提高生產(chǎn)效率和加工零件精度后來在車床開發(fā)制造領(lǐng)域享有盛名的hardinge公司在1901年驕傲地在他們開發(fā)的車床上使用了 于1890年 由本公司研制成功用以提供工件定位與夾緊的彈簧夾頭并將他們的產(chǎn)品圖紙和開發(fā)的系列產(chǎn)品向外公布當(dāng)時主要是為適應(yīng)鐘表和透鏡制造業(yè)大批量生產(chǎn)的市場需要而開發(fā)的能如此好地為早期 1920年前 的普通車床與凸輪式多軸自動車床提供得心應(yīng)手的彈簧夾頭產(chǎn)品的確令人難以置信這就如同在現(xiàn)在的先進(jìn)的cnc車床上配置一套現(xiàn)代化技術(shù)的控制系統(tǒng) 讓我們回顧以往隨著加工與設(shè)備技術(shù)的不斷進(jìn)步在要求各個系統(tǒng)都能極高地提高生產(chǎn)效率的設(shè)計改革潮流中對作為機床的最基本但又很重要的工藝裝備彈簧夾頭卻從沒有給以設(shè)計的空間和時間這似乎是件非常奇怪的事情 在機床結(jié)構(gòu)也在以飛快速度變換著的形勢下能繼續(xù)保持原彈簧夾頭基本結(jié)構(gòu)保持不變的這一奇跡主要歸功于它特具有的靈巧精致的結(jié)構(gòu)和功能強大使用方便以及經(jīng)濟性好等特點彈簧夾頭雖小但在機床工業(yè)中確實起到了很重要的作用這是都是由于它具有以下很強的功能能精確地定位與夾緊工件 或刀具 具有抵抗扭矩和承受來自多方向切削力的功能具有增大驅(qū)動力 拉力 和轉(zhuǎn)換驅(qū)動力為工件 或刀具 夾緊力的功能 具有快速松開工件 或刀具 的功能 具有在不降低加工精度和使工件不受損害前提下的高重復(fù)精度 具有能在較寬的主軸轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作與只有極小的夾緊力損失的能力 夾 緊 力總的來說彈簧夾頭的設(shè)計和使用是一個涉及面很寬的領(lǐng)域它是需要相對應(yīng)于多種機床系列以及包括了為體現(xiàn)它與機床各自不同風(fēng)格和特征 而設(shè)計的產(chǎn)品所以總數(shù)已有成千上萬但是現(xiàn)在還有一個普遍的錯誤觀念認(rèn)為彈簧夾頭只用以夾緊圓柱形工件毛坯這是不符合事實的實際上它幾乎能對任何形狀的工件 或刀具 包括正方形或六邊形工件進(jìn)行定位夾緊 下面主要介紹影響各種彈簧夾頭正確裝夾定位和夾緊力的有關(guān)因素和工作原理影響夾緊力的因素夾緊力是機床經(jīng)彈簧夾頭施加在工件上的力本文中插圖是一個在車床上使用的用以定位夾緊工件的彈簧夾頭 同樣也可以被用來對刀具磨削的工件實行 定位夾緊或許多別的場合拉桿 圖中未示出 的外螺紋與彈簧夾頭的后端內(nèi)螺紋連接拉緊產(chǎn)生軸向拉力然后由機床主軸前端的被稱為鎖緊角的錐面將軸向拉力轉(zhuǎn)換成一垂直于彈簧夾頭中心的夾緊力不僅如此夾緊力還可以通過鎖緊角將其擴大經(jīng)過計算得知根據(jù)不同的鎖緊角彈簧夾頭夾緊力可擴大3-4倍 彈簧夾頭是一個結(jié)構(gòu)簡單的工藝裝置卻有許多影響夾緊力的主要因素 對于基本原理的了解可以幫助工件 或刀具 正確裝夾和迅速查找故障以下介紹幾個影響夾緊力的主要因素和總結(jié)的使用經(jīng)驗由切削試驗和多年的使用實際證明彈簧夾頭能滿足切削速度日益增長著的加工需要和有很長的使用壽命我們知道在100多年前主軸轉(zhuǎn)速一般按每分鐘幾百轉(zhuǎn)計量今天主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)材料切除率也以驚人的速度遞增在100多年來的成功使用中盡管使用了許多先進(jìn)的高端制造技術(shù)和能在很高的主軸轉(zhuǎn)速條件下加工但仍都還使用著現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的彈簧夾頭這在制造業(yè)中的確是罕見的也確實是hardinge公司人應(yīng)該倍感驕傲的地方com彈簧夾頭提出問題及提出解決問題的方案以前加工軸承套圈的彈簧夾頭是下圖4-1所示的整體式結(jié)構(gòu) 由頭部- 卡爪l 1 簧瓣包括頭部在內(nèi)的彈性部分l 2 導(dǎo)向部分l 3組成彈簧夾頭夾緊工件用頭部l 1 夾頭彈性變形用簧瓣l 2 夾頭導(dǎo)向用l 3圖4-1以前的彈簧夾頭結(jié)構(gòu)但是在長期的使用過程中 當(dāng)夾頭磨損超過一定限度就會出現(xiàn)夾不牢工件現(xiàn)象 直接影響加工精度和生產(chǎn)效率 這時彈簧夾頭報廢無形中增加了夾具的制造成本造成了巨大的經(jīng)濟損失要想提高夾頭的耐磨性 就必須提高夾頭的硬度 而硬度過高夾頭彈性減弱 簧瓣易斷 為此我針對此問題設(shè)計了鑲塊式彈簧夾頭com彈簧夾頭的改進(jìn)鑲塊式彈簧夾頭的結(jié)構(gòu)如下圖4-2所視 它是由兩部分組成的 一部分是夾頭體 另一部分是卡塊 二者通過螺釘相聯(lián)接夾頭體有六個簧瓣 工作時靠簧瓣的彈性變形來完成夾緊和松開動作 夾頭體材料選用65m n 淬火硬度40 45 hrc 以保證夾頭的彈性 而卡塊安裝在夾頭的爪部 直接接觸工件 卡塊是易磨損件 卡塊材料可采用gcr15 淬火硬度60 62 hrc 以增加耐磨性鑲塊式彈簧夾頭在使用中曾出現(xiàn)過以下幾個問題 1 由于夾頭制造誤差容易出現(xiàn)偏心 車加工后的套圈會出現(xiàn)壁厚差超差現(xiàn)象 2 卡塊任意裝入夾頭后 測出卡塊圓度不好 用這樣的卡塊夾緊套圈 被加工后的套圈也會出現(xiàn)壁厚差超差現(xiàn)象制造時必須想辦法加以克服 圖4-2 鑲塊式彈簧夾頭1- 夾頭體 2- 卡塊com在加工夾具體和夾具頭時對加工精度的保證1精車夾頭的圓錐面 用螺紋胎保證車加工精度夾頭體在精車完各個面 并鉆完等分孔后 再車圓錐面 車圓錐面時以螺紋面為定位基準(zhǔn) 我們設(shè)計一種螺紋胎 它可以保證車圓錐面時車加工精度加工原理如下圖4-3所示 首先把夾頭擰到螺紋胎上然后把螺紋胎裝到機床主軸上 最后用托板上的小刀架進(jìn)行切削圖4-3夾頭外錐面車加工示意圖2銑等分槽在銑削加工夾頭上的分槽時先用立銑刀銑20 mm 40 mm 六等分槽 然后再用片銑刀銑分瓣用的寬3 mm 六等分窄槽但是此槽不能銑通 端面留有3 4 mm 連筋 使夾頭體還是整體 保證夾頭熱處理后不變形及磨加工夾頭各個定位面的加工精度 其加工原理如下圖4-4所示圖4-5圓錐面的磨削原理4磨削夾頭內(nèi)徑 用磨內(nèi)徑胎保證磨削加工的精度夾頭的內(nèi)徑也是一個定位面 用夾頭內(nèi)徑夾持卡塊 再用卡塊夾緊工件 所以內(nèi)徑的精度也直接影響被加工工件的精度 這就要求內(nèi)徑和圓錐面必須同軸我們設(shè)計一種特制的磨內(nèi)徑胎具夾緊夾頭 此胎是以圓錐面定位 其磨削原理如下圖4-6所示磨削后夾頭的內(nèi)徑相對于圓錐面同軸度一般可達(dá)0 02mm夾頭頭部六瓣切開 然后回火漲大圖4-6夾頭內(nèi)孔的磨削原理5磨夾頭導(dǎo)向面同樣使用螺紋胎保證磨加工精度導(dǎo)向面在夾頭中起導(dǎo)向作用 要求導(dǎo)向面和圓錐面必須同軸還是用磨圓錐面時用的螺紋胎夾緊夾頭 其磨削原理如下圖4-7所示磨削后的導(dǎo)向面相對于圓錐面同軸度可達(dá)0 04 mm夾頭的精度是通過以上五個部分的加工工藝及保證措施來達(dá)到的 但是裝在夾頭里面的卡塊精度的好與壞也直接影響整個夾頭的精度圖4-7夾頭導(dǎo)向面的磨削原理com卡塊的加工工藝及其精度的保證1銑等分口由于夾頭體是六瓣 所以卡塊也是六瓣一組在銑六等分口時 口先不銑透 徑向留有3 4 mm連筋 使一組里的六個卡塊還是一體 保證淬火后磨加工時一組卡塊的尺寸和精度一致 銑削原理如下圖4-8所示一次可以銑削五 六個工件給每套卡塊標(biāo)注規(guī)格組號 再按順序給每一組里的每一塊卡塊標(biāo)注順序號卡塊材料選用軸承鋼 淬火硬度一般為60 62hrc圖4-8卡塊六分口的銑削原理2徑磨要求每組卡塊內(nèi)徑外徑必須同軸首先磨內(nèi)徑 磨一批活時內(nèi)徑尺寸要一致 然后磨外徑 磨外徑時用內(nèi)徑定位 保證內(nèi)外徑同軸我們設(shè)計一個長150mm 前后錐度差0 02 0 03mm 的芯棒先把工件插緊在芯棒上 然后把芯棒用頂尖頂上 最后在萬能磨床上磨削外徑 其磨削原理如下圖4-9所示 磨削后卡塊內(nèi)外徑同軸度可達(dá)0 02 mm圖4-9磨削卡塊外徑原理3切開六瓣 并去毛刺鑲塊式夾頭的中心定位精度除了取決于夾頭體和卡塊的制造精度之外 應(yīng)該注意以下幾點 1 更換規(guī)格時 只換卡塊 不換夾頭體 夾頭磨損后也只換卡塊 2 卡塊必須分為6個一組 成組保管 成組使用 不得混用 3 安裝卡塊時必須按順序號排列 否則會破壞卡塊自身精度 車加工后的套圈會出現(xiàn)壁厚差超差現(xiàn)象42彈簧夾頭的工藝com頭的熱處理夾頭作時其柄部在鎖緊套的作用下對夾頭頭部施加一個鎖緊力這就要求其柄部必須具有很好的彈性和韌性否則柄部將因壁薄而易夾頭頭部夾緊鋼令使頭部受力很大目要頻繁裝卸鋼令因此要求其頭部必須耐磨我們選用彈簧鋼65mn或60si2mn作為夾頭材料此類材料硬度在4045hrc范圍內(nèi)具有良好的彈性硬度大于時有良好的耐磨性因此我們將夾頭柄部硬度定為4045hrc頭部硬度定為56-60hrc夾頭形狀如圖4-10所示圖4-10彈簧夾頭示意圖1熱處理工藝的制定和分析65mn60si2mn材料具有良好的淬透性但易產(chǎn)生氧化脫碳和晶粒長大因此要嚴(yán)格控制理淬火加熱溫度和保溫時間由于夾頭頭部和的熱處理技術(shù)要求不同所以不能采用常規(guī)熱處理方法而采用淬火低溫回火局部回火淬火低溫回火工藝如圖4-11所示圖4-11 淬火低溫回火工藝圖通過淬火低溫回火可保證整個夾頭硬度56hrc進(jìn)行淬火低溫回火后再對其進(jìn)行局部回火局部回火在硝鹽爐內(nèi)進(jìn)行回火時要注意對過渡區(qū)的控制通過專用工序保證夾頭過渡區(qū)下部10mm左右浸在硝鹽中具體示意見圖4-11圖4-11彈簧夾頭回火工藝示意圖過渡區(qū)位置既不能太靠近頭部偏上也不能在柄部太靠近頭部偏上將影響頭部硬度過渡區(qū)在柄部造成柄部和頭部結(jié)合處硬度高易在此處發(fā)生斷同時工件在硝鹽爐中停留時間太長否則熱量通過柄部傳導(dǎo)將降低頭部硬度局部回火只能采用高溫快速回火2回火溫度和時間的確定 回火是受擴散控制的組織轉(zhuǎn)變?nèi)Q于溫度和時間但溫度是主要的所有回火轉(zhuǎn)變都在一定范圍內(nèi)發(fā)生在該范圍內(nèi)用較低的溫度較長的時間與較高溫度較短時間發(fā)生的轉(zhuǎn)變相比可能有相同的效果高溫快速回火正是基于這一點提出的根據(jù)實踐經(jīng)驗要獲得相同硬度值高溫快速回火比常規(guī)回火溫度高100200由于要求柄部硬度為所以我們將高溫回火溫度定為500士10然后通過分組試驗確定回火時間結(jié)果見下表4-1表4-1回火溫度和時間的關(guān)系回火溫度回火時間s柄部硬度hrc頭部硬度hrc550103052-555861550105048515860550107044475759550109042-4457-593熱處理具體步驟1在600鹽浴中預(yù)熱預(yù)熱時間以每厘米05分鐘計2取出后放到860-870鹽浴中加熱加熱時間以每厘米02503分鐘計3取出后立即投入180左右的硝酸鹽浴中冷卻或投入油槽中冷卻4冷到室溫后放到180-200的硝酸鹽浴中回火一次以去除淬火應(yīng)力并增加工件的韌性回火時間以60分鐘如果是油淬要清洗后再回火5把工件后面部分浸入550的硝酸鹽浴中快速加熱加熱時間以每厘米813秒鐘計加熱后取出投入油槽中冷卻6取出清洗吹砂43提高彈簧夾頭壽命的探討com命的探討彈簧夾頭服役時是利用自身的彈性變形來夾緊工件完成機加工的如何提高彈簧夾頭的壽命呢我們采取了如下措施1重新確定h和 之間的尺寸差值很顯然增加圓角過渡區(qū)r處的半徑能降低該處的應(yīng)力集中程度但增加圓角過渡區(qū)r處的半徑又受到一定的限制于是我們注意到h和 見圖 之間的尺寸差值因為增加此差值可以增加圓角過渡區(qū)r處的抗扭故而模量和抗彎截面模采在彈簧夾頭服役條件不變的情況下能顯苦地降低圓角過渡區(qū)r處的應(yīng)力峰值這對提高彈費夾頭的壽命起著重要作用所以當(dāng)圈角過渡區(qū)r處的半徑恒定時h和 之間的尺寸差值增為4mm時效果最佳2 重新制定熱處理工藝按圖紙要求彈簧夾頭圓角過渡區(qū)r處的硬度為hrc4751采用常規(guī)的熱處理工藝進(jìn)行處理雖然能保證精度要求但由于其形狀因素和淬火應(yīng)力的作用圓角過渡區(qū)r處很容易形成顯微裂紋為了減少該處的淬火缺陷我們利用正交試驗重新制定了熱處理工藝工藝曲線如圖4-13所示圖4-12熱處理工藝工藝曲線1根據(jù)彈簧鋼65mn的等溫轉(zhuǎn)變曲線將彈簧夾頭淬入170的硝鹽中等溫4min后取出空冷這樣既可以使彈簧夾頭具有足夠高的強度又可以防止其變形或開裂2將彈簧夾頭的頭部向上基體的上部留55mm其余部分浸入400的硝鹽中回火1h這樣彈簧夾頭的基體得到的是高彈性極限的回火屈氏體組織圓角過渡區(qū)r處得到的是高強度極限的復(fù)合組織保證了彈簧夾頭服役時的綜合性能要求3結(jié)論經(jīng)上述方法處理的彈簧夾頭其使用情況如表所示壽命提高了3倍年節(jié)約資金愈萬元實踐證明增加h和 之間的尺寸差值可以降低彈簧夾頭圓角過渡區(qū)r處的應(yīng)力集中程度改革熱處理工藝可以減少圓角過渡區(qū)r處得淬火缺陷com頭的精度分析裝卡精密中小型盤類套類環(huán)類短軸類等零件的彈簧夾頭是批量生產(chǎn)中比較理想的夾具彈簧夾頭結(jié)構(gòu)簡單不易損壞工件表面自動定位夾緊裝卸工件迅速縮短輔助時間正確選用有很重要的意義最近又出現(xiàn)了一些結(jié)構(gòu)新穎精度高使用方便的彈簧夾頭裝卡單個工件的彈簧夾頭具有徑向定中心和軸向定位置兩種功能因此彈簧夾頭的精度也分徑向定中心精度和軸向定位精度以下簡稱定心精度和定位精度雖然彈簧夾頭的零件不多但影響彈簧夾頭精度的因素較多本文僅對影響彈簧卡頭的兩個主要因素加以探討導(dǎo)向圓柱的質(zhì)量主要影響夾頭的徑向定心精度裝卡工件直徑大小的變化主要影響彈簧夾頭的軸向定位精度這兩方面的因素對各種不同結(jié)構(gòu)形式的彈簧夾頭精度影響的程度也不一樣計算方法也有些差別 導(dǎo)向圓柱部分影響彈簧夾頭定心精度的主要因素是導(dǎo)向圓柱部分的徑向跳動和導(dǎo)向圓柱部分的配合間隙為了使彈簧夾頭與工件接觸良好使工件一夾頭組成的系統(tǒng)具有較大的剛性要求夾緊的著力點盡可前靠近切削點彈性元件與錐套必須在縱向剖面口端成說邊接觸工件被夾緊的過程中接觸線可能擴大為較窄的接觸圓環(huán)面要做到這一點一般是將彈簧夾頭的內(nèi)外錐面作成不同的角度但兩錐角之差不宜太大彈簧夾頭的彈性元件是以后端導(dǎo)向圓柱面和前端錐面的窄圓環(huán)面文撐在錐套和其它零件上這兩端支撐決定了彈簧夾頭的實際中心線前端支撐的精度對彈簧夾頭中心偏移的影響較大后端的影響要小些 彈性元件前端裝卡工件的孔對外錐面的徑向跳動布錐套內(nèi)錐面對機床主軸中心線的跳動這兩項的積累誤羞將直接反映在夾持工件的徑向跳動上后端導(dǎo)向圓柱的各項跳動積累誤差以及配合間隙對夾持工件徑向跳動的關(guān)系則要復(fù)雜得多結(jié)論與展望感謝阮林張貴修許蒙蒙等同學(xué)給予我許多幫助和支持在設(shè)計過程中我們一次次的對不懂的問題進(jìn)行探討若是沒有他們也就不會有這篇論文的產(chǎn)生同樣感謝本組其他同學(xué)吳安嬌李婷婷陳瑞杰吳勝宏你們陪我在這半年一起成長感謝父母對我的支持和理解感謝一切曾經(jīng)鼓勵支持和幫助過我的人衷心地謝謝大家參考文獻(xiàn)com出版社com出版社朱耀祥com出版社吳元微熱處理工技師高級技師國家職業(yè)資格培訓(xùn)教材編審委員會 熱處理手冊典型零件熱處理 第4版 中國機械工程學(xué)會熱處理學(xué)會com圖書儀器高春雷機車內(nèi)燃機活塞與氣缸套測量儀及其信息管理系統(tǒng)的研制王雄耀低速氣缸與高速氣缸王海濤高速氣缸緩沖的研究王新模提高彈簧夾頭壽命的探討彈簧夾頭工藝 制造質(zhì)量分析 一機部通用與可調(diào)正夾具交流會jeong-du kimdeburring of burrs in spring collets by abrasive flow machiningmodern machine shop dec2010 vol 83 issue 7 p110-115 6pcnc collet chucksmodern machine shopwhen to use a collet chuckjournal of mechanical working technologychucking force distribution of collet chuck holders for machining centers附錄a外文文獻(xiàn)及其翻譯 collect chuck1introductionto improve productivity in micromeso-scale componentsresearchers have focused on developing miniaturized manufacturing instrumentssuch as micro-machine toolsthese miniaturized systems are expected to save energy and be easily reconfigurablethe first step in micro-manufacturing instruments is miniaturizing the corresponding subsystemsin particularmicro-machine tools for material-removal processes haveas a key subsystema micro-spindle unit that must achieve high rotational speeds while maintaining good rotational accuracy for micro-feature machiningin developing micro-spindle unitsa critical problem is miniaturization of the tool-clamping part that holds the tool in the spindleapproaches for scaling down conventional tool clampssuch as the collet-chuckhydraulic chuckand shrink-fit methodsmay be limited by their inherently complicated structural and operational mechanismsin collet-chucksa tapered collet and collet-pulling devicesuch as a spring and a screwmust be included in the micro-spindlein additiona tapered collet causes tolerance stackupwhich may increase rotation error motionhydraulic chucks have a non-axisymmetric structure inside the spindle due to the need for an adjusting screw and oil pathsthese elements unbalance the rotor mass increasing rotation error motion at high-speed revolutionfinally shrink-fit tool holders require specific equipment to heat the device to a high temperature to unclamp a toolequipment that is too expensive and too large for use with micro-machine toolsone possible way to avoid these problems is to incorporate a shape memory alloy sma smas have recently been used in various applicationssuch as actuatorsfastenersbone fixaters and so on713they are lightweightallow easy and precise installationyield excellent reliabilityand provide good immunity against shock and vibrationby employing sma for a tool clamp the clamp can be simplified because the sma directly provides the radial tool-clamping force on the tool holderdue to this simpl