数控车削夹具的分析总结

车床的夹具主要是指安装在车床主轴上的夹具，这类夹具和机床主轴相连接并带动工件一起随主轴旋转。车床类夹具主要分成两大类：各种卡盘，适用于盘类零件和短轴类零件加工的夹具；中心孔、顶尖定心定位安装工件的夹具，适用于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类零件。数控车削加工要求夹具应具有较高的定位精度和刚性，结构简单、通用性强，便于在机床上安装夹具及迅速装卸工件、自动化等特性。

一、 各种卡盘夹具

在数控车床加工中，大多数情况是使用工件或毛坯的外圆定位，以下几种夹具就是靠圆周来定位的夹具

1、三爪卡盘特点

三爪卡盘，是最常用的车床通用卡具，三爪卡盘最大的优点是可以自动定心，夹持范围大，装夹速度快，但定心精度存在误差，不适于同轴度要求高的工件的二次装夹。为了防止车削时因工件变形和振动而影响加工质量，工件在三爪自定心卡盘中装夹时，其悬伸长度不宜过长。如：工件直径≤30mm，其悬伸长度不应大于直径的3倍；若工件直径>30mm，其悬伸长度不应大于直径的4倍。同时也可避免工件被车刀顶弯、顶落而造成打刀事故。

2、卡爪

CNC车床有两种常用的标准卡盘卡爪，是硬卡爪和软卡爪.当卡爪夹持在未加工面上，如，铸件或粗糙棒料表面，需要大的夹紧力时，使用硬卡爪；通常为保证刚度和耐磨性，硬卡爪要进行热处理，硬度较高。当需要减小两个或多个零件直径跳动偏差，以及在已加工表而不希望有夹痕时，则应使用软卡爪。软卡爪通常用低碳钢制造，软爪在使用前，为配合被加工工件，要进行镗孔加工。软爪装夹的最大特点是工件虽经多次装夹仍能保持一定的位置精度。大大缩短了工件的装夹校正时间。在车削软爪或每次装卸零件时，应注意固定使用同一扳手方孔，夹紧力也要均匀一致，改用其他扳手方孔或改变夹紧力的大小，都会改变卡盘平面螺纹的移动量，从而影响装夹后的定位精度。

3、液压动力卡盘

三爪卡盘常见的有机械式和液压式两种。液压卡盘，动作灵敏、装夹迅速、方便，能实现较大压紧力，能提高生产率和减轻劳动强度。但夹持范围变化小，尺寸变化大时需重新调整卡爪位置。自动化程度高的数控车床经常使用液压自定心卡盘，尤其适用于批量加工。液压动力卡盘夹紧力的大小可通过调整液压系统的油压进行控制，以适应棒料、盘类零件和薄壁套筒零件的装夹。

4、可调卡爪式卡盘

可调卡爪式四爪卡盘如图3所示。每个基体卡座上的卡爪，能单独手动粗、精位置调整。可手动操作分别移动各卡爪，使零件夹紧、定位。加工前，要把工件加工面中心对中到卡盘(主轴)中心。可调卡爪式四爪卡盘要比其他类型的卡盘需要用更多的时间来夹紧和对正零件。因此，对提高生产率来说至关重要的CNC车床上很少使用这种卡盘。可调卡爪式四爪卡盘一般用于定位、夹紧不同心或结构对称的零件表面。用四爪卡盘、花盘，角铁(弯板)等装夹不规则偏重工件时，必须加配重。

5、高速动力卡盘

为了提高数控车床的生产效率，对其主轴提出越来越高的要求，以实现高速、甚至超高速切削。现在有的数控车床甚至达到100000r／min。对于这样高的转速，一般的卡盘已不适用，而必须采用高速动力卡盘才能保证安全可靠地进行加工。随着卡盘的转速提高，由卡爪、滑座和紧固螺钉组成的卡爪组件离心力急剧增大，卡爪对零件的夹紧力下降。试验表明φ380 ㎜的楔式动力卡盘在转速为2000 r/min时，动态夹紧力只有静态的1/4。高速动力卡盘常增设离心力补偿装置，利用补偿装置的离心力抵消卡爪组件离心力造成的夹紧力损失。另一个方法是减轻卡爪组件质量以减小离心力。

二、轴类零件中心孔定心装夹

在两顶尖间安装工件。对于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类零件，为保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。

1．中心孔

中心孔是轴类零件的常用定位基准，工件装在主轴顶尖和尾座顶尖之间，但车床两顶尖轴线如不重合（前后方向），车削的工件将成为圆锥体。因此，必须横向调节车床的尾座，使两顶尖轴线重合。中心孔类型的选择，不可忽视。轴类零件两端用来支承、装夹用的中心孔，有四种类型。其结构与用途均有区别，适应不同的加工精度与装夹要求，不可混用。因此，选择时应注意遵循下述原则：

1）对于精度一般的轴类零件，中心孔不需要重复使用的，可选用A型中心孔，如图4。

2）对于精度要求高，工序较多需多次使用中心孔的轴类零件，应选用B型中心孔。B型中心孔比A型多一个1200度的保护锥，用来保护60度锥面不致碰伤。如图5。

3）C型中心孔是将上述两种中心孔的圆柱孔部分，用内螺纹来代替。对于需要在轴向固定其他零件的工件，可选用这种带内螺纹的中心孔。

4）R型中心孔与A型的区别是将60度面锥面变为圆弧面，因而与顶尖的接触变为线接触，可自动纠正少量的位置偏差。适用于定位精度要求高的轴类零件，但很少使用。

2．自动夹紧拨动卡盘。

在数控车床上加工轴类零件时，毛坯装在主轴顶尖和尾座顶尖之间，工件用主轴上的拨动卡盘或拨齿顶尖带动旋转。这类夹具在粗车时可传递足够大的转矩，以适应主轴高转速地切削。工件安装在顶尖和车床的尾座顶尖上。当旋转车床尾座螺杆并向主轴方向顶紧工件时，顶尖也同时顶压起着自动复位作用的弹簧，顶尖在向左移动的同时，套筒也将与顶尖同步移动。在套筒的槽中装有杠杆，当套筒随着顶尖运动时，杠杆的左端触头则沿锥环的斜面绕着支撑销轴线作逆时针方向摆动，从而使杠杆右端的触头夹紧工件，并将机床主轴的转矩传给工件。

3．拨齿顶尖

拨齿顶尖。壳体可通过标准变径套或直接与车床主轴孔联结，壳体内装有用于坯件定心的顶尖，拨齿套通过螺钉与壳体联结，止退环可防止螺钉的松动。数控车床通常采用此夹具加工φ10～φ660mm直径的轴类零件。

4．复合卡盘与一夹一顶

复合卡盘不仅可适用在两顶尖间安装工件，还适用于一夹一顶安装工件。为保证加工过程中刚性较好，车削较重工件时采用一端夹住另一端用后顶尖的方法。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一限位支承，或利用工件的台阶限位，这样能承受较大的轴向切削力，轴向定位准确。

中心孔定心装夹工件的一些注意点如下：

在顶尖间加工轴类工件时，车削前要调整尾座顶尖轴线与车床主轴轴线重合。在两顶尖间加工细长轴时，应使用跟刀架或中心架。在加工过程中要注意调整顶尖的顶紧力，死顶尖和中心架应注意润滑。使用尾座时，套筒尽量伸出短些，以减小振动。

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