数控车削装夹操作

3.1.1数控车削装夹特点
1.车床夹具和数控车削夹具要求
在车床上用于装夹工件的装置称为车床夹具。夹具是用来定位、夹紧被加工工件， 并带动工件一起随主轴旋转。车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两大类。
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任务3.1 数控车削通用夹具装夹及 操作
个螺杆手动旋转移动径向位置，能单独调整各卡爪的位置使零件夹紧、定 位。加工前，要把工件加工面中心对中到卡盘(主轴)中心，由于其装夹后 不能自动定心，因此需要用更多的时间来对正和夹紧零件。
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任务3.1 数控车削通用夹具装夹及 操作
在车削加工中，较短轴类零件的定位方式通常采用一端圆柱面固定，即用 三爪卡盘，四爪卡盘或弹簧套固定工件的圆柱表面，此定位方式对工件的 悬伸长度有一定限制，工件悬伸过长会在切削过程中产生变形，工件悬伸 过长还会增大加工误差，甚至掉活。
对于切削长度较长的轴类零件可以采用一夹一顶，或采用两顶尖定位。 在装夹方式允许的条件下，零件的轴向定位面尽量选择几何精度较高 的端面。
示为常见的各种顶尖。
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任务3.1 数控车削通用夹具装夹及 操作
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。尾座套简在不与车刀干涉 的前提下，应尽量伸出短些，以增加刚性和减小振动。两顶尖中心孔的配 合应该松紧适当。
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任务3.1 数控车削通用夹具装夹及 操作
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。
中心孔有A, B, R三种类型，常用的中心孔有A型和B型。
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任务3.1 数控车削通用夹具装夹及 操作
A型中心孔只有60°锥孔。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3-1-7所示。
B型中心孔外端的120°锥面又称保护锥面，用以保护60°锥孔的外缘不 被碰坏。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，如图3-1-8所示。
联结，拨齿套通过螺钉与壳体联结。 4.卡盘与顶尖一夹一顶装夹
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 端用后顶尖支承的方法。
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任务3.1 数控车削通用夹具装夹及 操作
(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，见图3-1-2所 示。
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。
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任务3.1 数控车削通用夹具装夹及 操作
6.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100 000 r/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:Φ380mm的楔式动力卡盘 在转速为2 000 r/min时，动态夹紧力只有静态的1/40
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第十四.1 数控车削通用夹具装夹及 操作
拨齿顶尖:车削加工中常用的拨动顶尖有内、外拨动顶尖和端面拨 动顶尖两种。内、外拨动顶尖的锥面带齿，能嵌入工件，拨动件 旋转。端面拨动顶尖利用端面拨爪带动工件旋转。
图3-1-11所示为拨齿顶尖结构。壳体可通过标准变径套或直接与车床主轴孔
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。
如图3-1-6为楔式高速通孔动力卡盘。
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任务3.1 数控车削通用夹具装夹及 操作
3.1.3车由类零件中心孔定心装夹
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 合被夹持工件，要进行撞孔加工。
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。
3.可调卡爪式四爪卡盘 可调卡爪式四爪卡盘如图3-1-3所示。它的4个基体卡座上的卡爪，可通过4
车床通用夹具有三爪卡盘、四爪卡盘、弹簧套和通用心轴等。专用夹具是 专门为加工某一特定工件的某一工序而设计的夹具，专用夹具的定位精度 较高，成本也较高。
为满足数控加工的特点，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。
2.数控车床工件设计基准与加工定位基准
在单元3，我们将学习数控车削加工前定位、夹紧和选用夹具的知识。
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任务3.1 数控车削通用夹具装夹及 操作
【学习目标】
通过本任务学习，达到以下学习目标:
理解掌握数控车削装夹特点;
了解常用车削通用夹具;
能够正确使用常见的数控夹具
【基本知识】
中心孔定位夹具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。两顶尖定位的 优点是定心正确可靠，安装方便，主要用于精度要求较高的零件加工。
1.中心孔
中心孔是轴类零件在顶尖上安装的常用定位基准。中心孔的形状应正确，表面粗糙 度应适当。
中心孔的60°锥孔与顶尖上的60°锥面相配合，要保证锥孔与顶尖锥面配 合贴切，并可存储少量润滑油(黄油)。
常用顶尖一般可分为普通顶尖(死顶尖)和回转顶尖(活顶尖)两种。普通 顶尖刚性好，定心准确，但与工件中心孔之间因产生滑动摩擦而发热 过多，容易将中心孔或顶尖“烧坏”，因此，尾架上是死顶尖，则轴 的右中心孔应涂上黄油，以减小摩擦，死顶尖适用于低速加工精度要 求较高的工件。
活顶尖将顶尖与工件中心孔之间的湍动摩擦改成顶尖内部轴承的 滚动摩擦，能在很高的转速下正常地工作;但活顶尖存在一定的装 配积累误差，以及当滚动轴承磨损后，会使顶尖产生径向摆动， 从而降低了加工精度，故一般用于轴的粗车或半精车。如图3-1-9所
适合车削的工件结构一般为回转体结构，回转面直径方向设计基准是回转 面中心轴线，轴向设计基准设置在工件的某一端面或几何中心处。数控车 床加工轴套类及轮类零件的加工定位基准面一般是工件外圆表面、内圆表 面、中心孔、端面。
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任务3.1 数控车削通用夹具装夹及 操作
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(见图3-1-12(a) )，或利用工件的台阶限位(见图3-1-12(b) ) ,这样能承受
较大的轴向切削力，轴向定位准确。 【实践任务】
3.1.4三爪自定心卡盘安装及工件装夹操作
1.三爪自定心卡盘安装操作
①装卡盘前应切断电动机电源并将卡盘和连接盘各表面(尤其是定 位配合表面)擦净并涂油:在靠近主轴处的床身导轨上垫一块木板， 以保护导轨面不受意外撞击。
2.三爪自定心卡盘的拆卸操作
①拆卸卡盘前，应切断电源，并在主轴孔内插入一硬质木棒，木 棒另一端伸出卡盘之外并搁置在刀架上，垫好床身护板，以防意 外撞伤床身导轨面。
3.拨动卡盘、拨齿顶尖 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。
自动夹紧拨动卡盘的结构如图3-1-10所示。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，最终触动拨动触头夹 紧工件，并将机床主轴的转矩传给工件。
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单元3 数控车削装夹操作
在数控机床加工前，应预先确定工件在机床上的位置，并固定 好，以接受加工或检测。将工件在机床上或夹具中定位、夹紧 的过程，称为装夹。工件的装夹包含了两个方面的内容:一是定 位—确定工件在机床上或夹具中正确位置的过程，称为定位;二 是夹紧—工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位 置不变的操作，称为夹紧。
A型和B型中心孔，分别用相应的中心钻在车床或专用机床上加工。 加工中心孔之前应先将轴的端面车平，防止中心钻折断。
2.顶尖
工件装在主轴顶尖和尾座顶尖之间，顶尖作用是进行工件的定心，并承受工件的重 量和切削力。
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任务3.1 数控车削通用夹具装夹及 操作
轮，三个小锥齿轮，三个卡爪组成。三个小锥齿轮和大锥齿轮啮合，大锥齿轮的背 面有平面螺纹结构，三个卡爪等分安装在平面螺纹上。当用扳手扳动小锥齿轮时， 大锥齿轮便转动，它背面的平面螺纹就使三个卡爪同时向中心靠近或退出。因为平 面矩形螺纹的螺距相等，所以三爪运动距离相等，有自动定心的作用。
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二次装夹。
可调卡爪式四爪卡盘适合装夹形状比较复杂的非回转体，如方形、长 方形等。一般用于定位、夹紧不同心或结构对称的零件表面。
4.弹簧卡盘 弹簧卡盘定心精度高，装夹工件快捷方便，常用于精加工的外圆表面定位。
它特别适用于尺寸精度较高，表面质量较好的冷拔圆棒料的夹持。它夹持 工件的内孔是规定的标准系列，并非任意直径的工件都可以进行夹持，如
图3-1-4所示，是弹簧卡盘装夹工件的示意图。
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任务3.1 数控车削通用夹具装夹及 操作
5.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，能自动松开夹紧，
动作灵敏、装夹迅速、方便，能实现较大夹紧力，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。
3.1.2典型卡盘夹具及装夹
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。
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任务3.1 数控车削通用夹具装夹及 操作
1.三爪卡盘 (1)三爪卡盘特点
三爪卡盘如图3-1-1所示，是最常用的车床通用夹具。三爪卡盘是由一个大锥齿
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任务3.1 数控车削通用夹具装夹及 操作
②用一根比主轴通孔直径稍小的硬木棒穿在卡盘中，将卡盘抬到连接盘端，将棒料一端 插入主轴通孔内，另一端伸在卡盘外。
③小心地将卡盘背面的台阶孔装配在连接盘的定位基面上，应使卡盘 背面与连接盘平面贴平、贴牢，并用三个螺钉将连接盘与卡盘可靠地 连为一体，然后抽去木棒、撤去垫板。
如图3-1-5所示为液压式三爪卡盘。
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 件和薄壁套简零件的装夹。
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任务3.1 数控车削通用夹具装夹及 操作