車(chē)床的夾具主要是指安裝在車(chē)床主軸上的夾具,這類(lèi)夾具和機(jī)床主軸相連接并帶動(dòng)工件一起隨主軸旋轉(zhuǎn)。車(chē)床類(lèi)夾具主要分成兩大類(lèi):各種卡盤(pán),適用于盤(pán)類(lèi)零件和短軸類(lèi)零件加工的夾具;中心孔、頂尖定心定位安裝工件的夾具,適用于長(zhǎng)度尺寸較大或加工工序較多的軸類(lèi)零件。數(shù)控車(chē)削加工要求夾具應(yīng)具有較高的定位精度和剛性,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng),便于在機(jī)床上安裝夾具及迅速裝卸工件、自動(dòng)化等特性。
一、 各種卡盤(pán)夾具
在數(shù)控車(chē)床加工中,大多數(shù)情況是使用工件或毛坯的外圓定位,以下幾種夾具就是靠圓周來(lái)定位的夾具
1、三爪卡盤(pán)特點(diǎn)
三爪卡盤(pán),是最常用的車(chē)床通用卡具,三爪卡盤(pán)最大的優(yōu)點(diǎn)是可以自動(dòng)定心,夾持范圍大,裝夾速度快,但定心精度存在誤差,不適于同軸度要求高的工件的二次裝夾。為了防止車(chē)削時(shí)因工件變形和振動(dòng)而影響加工質(zhì)量,工件在三爪自定心卡盤(pán)中裝夾時(shí),其懸伸長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)。如:工件直徑≤30mm,其懸伸長(zhǎng)度不應(yīng)大于直徑的3倍;若工件直徑>30mm,其懸伸長(zhǎng)度不應(yīng)大于直徑的4倍。同時(shí)也可避免工件被車(chē)刀頂彎、頂落而造成打刀事故。
2、卡爪
CNC車(chē)床有兩種常用的標(biāo)準(zhǔn)卡盤(pán)卡爪,是硬卡爪和軟卡爪.當(dāng)卡爪夾持在未加工面上,如,鑄件或粗糙棒料表面,需要大的夾緊力時(shí),使用硬卡爪;通常為保證剛度和耐磨性,硬卡爪要進(jìn)行熱處理,硬度較高。當(dāng)需要減小兩個(gè)或多個(gè)零件直徑跳動(dòng)偏差,以及在已加工表而不希望有夾痕時(shí),則應(yīng)使用軟卡爪。軟卡爪通常用低碳鋼制造,軟爪在使用前,為配合被加工工件,要進(jìn)行鏜孔加工。軟爪裝夾的最大特點(diǎn)是工件雖經(jīng)多次裝夾仍能保持一定的位置精度。大大縮短了工件的裝夾校正時(shí)間。在車(chē)削軟爪或每次裝卸零件時(shí),應(yīng)注意固定使用同一扳手方孔,夾緊力也要均勻一致,改用其他扳手方孔或改變夾緊力的大小,都會(huì)改變卡盤(pán)平面螺紋的移動(dòng)量,從而影響裝夾后的定位精度。
3、液壓動(dòng)力卡盤(pán)
三爪卡盤(pán)常見(jiàn)的有機(jī)械式和液壓式兩種。液壓卡盤(pán),動(dòng)作靈敏、裝夾迅速、方便,能實(shí)現(xiàn)較大壓緊力,能提高生產(chǎn)率和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。但夾持范圍變化小,尺寸變化大時(shí)需重新調(diào)整卡爪位置。自動(dòng)化程度高的數(shù)控車(chē)床經(jīng)常使用液壓自定心卡盤(pán),尤其適用于批量加工。液壓動(dòng)力卡盤(pán)夾緊力的大小可通過(guò)調(diào)整液壓系統(tǒng)的油壓進(jìn)行控制,以適應(yīng)棒料、盤(pán)類(lèi)零件和薄壁套筒零件的裝夾。
4、可調(diào)卡爪式卡盤(pán)
可調(diào)卡爪式四爪卡盤(pán)如圖3所示。每個(gè)基體卡座上的卡爪,能單獨(dú)手動(dòng)粗、精位置調(diào)整。可手動(dòng)操作分別移動(dòng)各卡爪,使零件夾緊、定位。加工前,要把工件加工面中心對(duì)中到卡盤(pán)(主軸)中心。可調(diào)卡爪式四爪卡盤(pán)要比其他類(lèi)型的卡盤(pán)需要用更多的時(shí)間來(lái)夾緊和對(duì)正零件。因此,對(duì)提高生產(chǎn)率來(lái)說(shuō)至關(guān)重要的CNC車(chē)床上很少使用這種卡盤(pán)??烧{(diào)卡爪式四爪卡盤(pán)一般用于定位、夾緊不同心或結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的零件表面。用四爪卡盤(pán)、花盤(pán),角鐵(彎板)等裝夾不規(guī)則偏重工件時(shí),必須加配重。
5、高速動(dòng)力卡盤(pán)
為了提高數(shù)控車(chē)床的生產(chǎn)效率,對(duì)其主軸提出越來(lái)越高的要求,以實(shí)現(xiàn)高速、甚至超高速切削?,F(xiàn)在有的數(shù)控車(chē)床甚至達(dá)到100000r/min。對(duì)于這樣高的轉(zhuǎn)速,一般的卡盤(pán)已不適用,而必須采用高速動(dòng)力卡盤(pán)才能保證安全可靠地進(jìn)行加工。隨著卡盤(pán)的轉(zhuǎn)速提高,由卡爪、滑座和緊固螺釘組成的卡爪組件離心力急劇增大,卡爪對(duì)零件的夾緊力下降。試驗(yàn)表明φ380 ㎜的楔式動(dòng)力卡盤(pán)在轉(zhuǎn)速為2000 r/min時(shí),動(dòng)態(tài)夾緊力只有靜態(tài)的1/4。高速動(dòng)力卡盤(pán)常增設(shè)離心力補(bǔ)償裝置,利用補(bǔ)償裝置的離心力抵消卡爪組件離心力造成的夾緊力損失。另一個(gè)方法是減輕卡爪組件質(zhì)量以減小離心力。
二、軸類(lèi)零件中心孔定心裝夾
在兩頂尖間安裝工件。對(duì)于長(zhǎng)度尺寸較大或加工工序較多的軸類(lèi)零件,為保證每次裝夾時(shí)的裝夾精度,可用兩頂尖裝夾。
1.中心孔
中心孔是軸類(lèi)零件的常用定位基準(zhǔn),工件裝在主軸頂尖和尾座頂尖之間,但車(chē)床兩頂尖軸線如不重合(前后方向),車(chē)削的工件將成為圓錐體。因此,必須橫向調(diào)節(jié)車(chē)床的尾座,使兩頂尖軸線重合。中心孔類(lèi)型的選擇,不可忽視。軸類(lèi)零件兩端用來(lái)支承、裝夾用的中心孔,有四種類(lèi)型。其結(jié)構(gòu)與用途均有區(qū)別,適應(yīng)不同的加工精度與裝夾要求,不可混用。因此,選擇時(shí)應(yīng)注意遵循下述原則:
1)對(duì)于精度一般的軸類(lèi)零件,中心孔不需要重復(fù)使用的,可選用A型中心孔,如圖4。
2)對(duì)于精度要求高,工序較多需多次使用中心孔的軸類(lèi)零件,應(yīng)選用B型中心孔。B型中心孔比A型多一個(gè)1200度的保護(hù)錐,用來(lái)保護(hù)60度錐面不致碰傷。如圖5。
3)C型中心孔是將上述兩種中心孔的圓柱孔部分,用內(nèi)螺紋來(lái)代替。對(duì)于需要在軸向固定其他零件的工件,可選用這種帶內(nèi)螺紋的中心孔。
4)R型中心孔與A型的區(qū)別是將60度面錐面變?yōu)閳A弧面,因而與頂尖的接觸變?yōu)榫€接觸,可自動(dòng)糾正少量的位置偏差。適用于定位精度要求高的軸類(lèi)零件,但很少使用。
2.自動(dòng)夾緊撥動(dòng)卡盤(pán)。
在數(shù)控車(chē)床上加工軸類(lèi)零件時(shí),毛坯裝在主軸頂尖和尾座頂尖之間,工件用主軸上的撥動(dòng)卡盤(pán)或撥齒頂尖帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。這類(lèi)夾具在粗車(chē)時(shí)可傳遞足夠大的轉(zhuǎn)矩,以適應(yīng)主軸高轉(zhuǎn)速地切削。工件安裝在頂尖和車(chē)床的尾座頂尖上。當(dāng)旋轉(zhuǎn)車(chē)床尾座螺桿并向主軸方向頂緊工件時(shí),頂尖也同時(shí)頂壓起著自動(dòng)復(fù)位作用的彈簧,頂尖在向左移動(dòng)的同時(shí),套筒也將與頂尖同步移動(dòng)。在套筒的槽中裝有杠桿,當(dāng)套筒隨著頂尖運(yùn)動(dòng)時(shí),杠桿的左端觸頭則沿錐環(huán)的斜面繞著支撐銷(xiāo)軸線作逆時(shí)針?lè)较驍[動(dòng),從而使杠桿右端的觸頭夾緊工件,并將機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)矩傳給工件。
3.撥齒頂尖
撥齒頂尖。殼體可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)變徑套或直接與車(chē)床主軸孔聯(lián)結(jié),殼體內(nèi)裝有用于坯件定心的頂尖,撥齒套通過(guò)螺釘與殼體聯(lián)結(jié),止退環(huán)可防止螺釘?shù)乃蓜?dòng)。數(shù)控車(chē)床通常采用此夾具加工φ10~φ660mm直徑的軸類(lèi)零件。
4.復(fù)合卡盤(pán)與一夾一頂
復(fù)合卡盤(pán)不僅可適用在兩頂尖間安裝工件,還適用于一夾一頂安裝工件。為保證加工過(guò)程中剛性較好,車(chē)削較重工件時(shí)采用一端夾住另一端用后頂尖的方法。為了防止工件由于切削力的作用而產(chǎn)生軸向位移,必須在卡盤(pán)內(nèi)裝一限位支承,或利用工件的臺(tái)階限位,這樣能承受較大的軸向切削力,軸向定位準(zhǔn)確。
中心孔定心裝夾工件的一些注意點(diǎn)如下:
在頂尖間加工軸類(lèi)工件時(shí),車(chē)削前要調(diào)整尾座頂尖軸線與車(chē)床主軸軸線重合。在兩頂尖間加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí),應(yīng)使用跟刀架或中心架。在加工過(guò)程中要注意調(diào)整頂尖的頂緊力,死頂尖和中心架應(yīng)注意潤(rùn)滑。使用尾座時(shí),套筒盡量伸出短些,以減小振動(dòng)。
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