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三爪手动定心卡盘的结构如图所示。用扳手插入小锥齿轮2的方孔1转动时，小锥齿轮2带动大锥齿轮3转动，大锥齿轮3的背面是平面螺纹4，卡爪5背面的螺纹与平面螺纹啮合，所以当平面螺纹转动时，就带动三个卡爪同时作向心或离心运动。三爪卡盘又称三爪自定心卡盘，它根据工件装夹部分的圆周确定工件的回转中心，但它的定心精度不是很高。一般根据使用场合，在精车、磨削及使用 分度头铣削精度较高零件等情况下，选用装夹精度较高的三爪卡盘，而在粗车和无形位精度要求的磨削、铣削等加工中，使用装夹精度较低的三爪卡盘。
三爪卡盘装夹工件的原理是，利用卡盘扳手转动圆周上的三个伞齿中的任一个。从而带动平面螺纹转动并带动三个卡爪一齐移动，起到自定心装夹工件作用；卡盘的三个伞齿具有相同功能，但是经过仔细检测，三个伞齿装夹工件的精度并不一样，相差也较大。不管是定心精度高或定心精度低的卡盘，三个伞齿装夹工件的精度都不一样，且其中有一个伞齿装夹工件的精度既稳定又高。在精度要求较高的机械加工中，如果我们利用这一特点，可以使工件加工质量得到进一步保证。