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浮動(dòng)卡具最早在加工飛機(jī)蒙皮上被廣泛使用,。由于蒙皮為曲面結(jié)構(gòu),，并且是薄壁零件，剛性極差,，普通的裝夾方法無(wú)法滿足要求,。在沒(méi)有浮動(dòng)卡具的時(shí)候,，多采用化學(xué)銑的方法，一點(diǎn)一點(diǎn)地將蒙皮材料溶解掉,，費(fèi)時(shí)費(fèi)力,，并且存在化學(xué)品污染的問(wèn)題。

浮動(dòng)卡具由多個(gè)按矩陣排列的支撐桿組成,，每一根桿可以單獨(dú)運(yùn)動(dòng),，通過(guò)高度調(diào)整，可以將頭部組成一個(gè)曲面,，與需要被加工的零件相符,，各桿頭部為球形，配有萬(wàn)向的吸盤,，通過(guò)真空的方法,，將零件吸緊，貼緊到頭部的球形表面,，從而實(shí)現(xiàn)了定位和夾緊功能,，而不需要其他的輔助方式進(jìn)行夾緊，整個(gè)被加工表面完全暴露在機(jī)床的加工區(qū),，沒(méi)有阻擋,，非常適合于快速加工，如圖1所示,。

浮動(dòng)卡具的各桿是單獨(dú)調(diào)節(jié)的,，可以適應(yīng)各種形狀的零件,，并且各桿的行程可以做得很大，一般50～800mm均可,，可以適應(yīng)曲面變化較大的零件,，也可以適應(yīng)有多個(gè)臺(tái)階的表面。各桿按移動(dòng)形式可以分為以下3種：

（1）液壓或氣動(dòng)式,。利用三點(diǎn)定位的原理,，將零件的主定位點(diǎn)支撐好，再向各輔助桿內(nèi)通以液壓油或壓縮空氣,，將桿緩慢地推起,，推向工件底面，當(dāng)桿頭部與工件接觸并產(chǎn)生一定的力后,，將桿鎖緊,，如圖2所示，在整個(gè)零件加工過(guò)程中,，持續(xù)保持桿的鎖緊狀態(tài),，通過(guò)各桿的輔助支撐，減少剛性差的零件在加工過(guò)程中的振動(dòng),，平衡切削力,，減少零件受力變形和讓刀的情況。

（2）電動(dòng)式,。每一根桿的內(nèi)部由一個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)和一根滾珠絲杠驅(qū)動(dòng),，可以通過(guò)數(shù)控程序?qū)γ恳桓鶙U的高度進(jìn)行主動(dòng)的、自動(dòng)的調(diào)節(jié),，可在安裝零件之前即將各桿的高度調(diào)整到位,，將零件放置后，直接夾緊（如圖3）,。由于事先已經(jīng)通過(guò)各桿頭部形成了零件的輪廓,，將零件放上后，可以通過(guò)觀察各支撐點(diǎn)與零件的間隙,，來(lái)判斷零件外表面形狀誤差,，對(duì)于蒙皮這樣的薄板，還可以通過(guò)浮動(dòng)卡具進(jìn)行形狀校正,，通過(guò)壓砂袋的方法,，將蒙皮調(diào)整到理想的形狀。但這種形式的浮動(dòng)卡具的最大缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、成本高,，各桿間的距離會(huì)受到電動(dòng)機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的影響，只適用于專機(jī)固定化的使用,。

（3）被動(dòng)式,。各桿沒(méi)有自已的動(dòng)力,，但均可以單獨(dú)運(yùn)行，在使用時(shí),，通過(guò)數(shù)控機(jī)床編程,，利用主軸定位到各桿上方，通過(guò)專用的工具,，由主軸將各桿拉到設(shè)計(jì)的高度,，再鎖緊，這樣逐根桿地操作,，最后將需要的各桿高度調(diào)節(jié)好,，以適應(yīng)零件形狀。優(yōu)點(diǎn)是較為緊湊,、柔性好,、易于維護(hù)，適用于移動(dòng)使用和小批量生產(chǎn),，存在的問(wèn)題是調(diào)整時(shí)間較長(zhǎng),。

浮動(dòng)卡具的關(guān)鍵部分有兩點(diǎn),，一個(gè)是“浮動(dòng)”,，即可以通過(guò)各桿的調(diào)整，將卡具變換為適應(yīng)工件的裝夾系統(tǒng),；另一個(gè)就是“卡具”,。這里所說(shuō)的“卡”是指需要各桿能夠在任何需要的位置停下來(lái)，并且承受一定的工件自重和加工力量,，要有一定的剛性,。

一般用于浮動(dòng)卡具抱緊的是液壓脹緊機(jī)構(gòu)。圖4所示的MATRIX公司產(chǎn)品,，其工作原理如圖5所示,，當(dāng)3號(hào)件軸向運(yùn)動(dòng)到正確的位置后，通過(guò)進(jìn)油孔對(duì)液壓油或液體塑料加壓,，即可以件1塑料密封壁變形,，作用到件6金屬襯套后，就可以將件3抱緊,。

由于液壓油或液體塑料的不可壓縮性,，只要給進(jìn)油孔一定的壓力，力量就會(huì)均勻分散到整個(gè)圓柱面上,，產(chǎn)生穩(wěn)定的抱緊力,，確保各桿能夠在加工過(guò)程中，始終保持在固定的位置,。利用液壓聯(lián)通器的原理,，對(duì)于各桿可以方便地通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制,，可以單獨(dú)控制，也可以成批控制,。對(duì)于自動(dòng)化要求不高,、需要結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合，還可以將加壓機(jī)構(gòu)直接制作在各桿上,，利用類似加工刀具液壓刀柄的結(jié)構(gòu),，可以方便地實(shí)現(xiàn)定位和支撐功能。對(duì)于工件支撐面不平的問(wèn)題,，使用帶球鉸鏈的浮動(dòng)卡具,，仍能確保支撐桿吸住工件，避免工件上下振動(dòng)的現(xiàn)象發(fā)生,，如圖6所示,。

來(lái)看一個(gè)大直徑、小斷面尺寸環(huán)類零件的案例,，其中一個(gè)端面堆焊了合金材料,，需要磨削端面，以往的做法是通過(guò)端面墊塞尺的方法,，一點(diǎn)一點(diǎn)將零件底面墊實(shí),，再進(jìn)行磨削，經(jīng)過(guò)多次操作,，才能將端面磨平,，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，并且經(jīng)常出現(xiàn)平面度或厚度尺寸超差的現(xiàn)象,。

受MATRIX公司產(chǎn)品（見(jiàn)圖7）的啟發(fā),，如圖8所示，經(jīng)過(guò)對(duì)浮動(dòng)卡具的改造,，將工件放到多個(gè)可以單獨(dú)調(diào)整的圓柱上,，圓柱底部用彈簧支撐，將零件直接放到圓柱端面上,，各圓柱可以自動(dòng)調(diào)整高度,，適應(yīng)工件端面形狀，鎖緊各圓柱后,，即可磨削,，翻轉(zhuǎn)1～2次，即可以將平面磨平,，可以輕松達(dá)到平面度0.02mm的要求,。

浮動(dòng)卡具的柔性特點(diǎn)逐漸被認(rèn)同，開(kāi)始從高端的飛機(jī)蒙皮加工走向普通零件的生產(chǎn)，特別是對(duì)于單個(gè)且剛性不足的零件生產(chǎn),，有著特殊的應(yīng)用價(jià)值,，可以極大地節(jié)省定位、裝夾時(shí)間,，提高裝夾精度,，減少加工過(guò)程中因切削力產(chǎn)生的振動(dòng)或變形。

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