夹具第4章对刀分度

高度对刀块（a） 直角对刀块（b）
（c）和（d）是成型对刀块。
塞尺一般取1、2或3mm。
对刀装置： 作用：确定夹具和刀具的相对位置。 组成：对刀块：以定位元件工件表面或其中 心标注L、H。 塞尺：厚或直径3～5.精度h6 为方便操作和使用安全，设计时应将对刀块 布置在进给方向的后方 定向键，对刀块，塞尺已标准化。 材料：定向键：45 淬火HRV37～42. 对刀块，塞尺：T7A. HRC55～60.
图为定向键的标准结构。
如图所示，铣床夹具以夹具体底面、定位键 侧面与铣床工作台面、T型槽侧面接触定位， 然后用螺栓压板把夹具压紧在铣床工作台面 上。
定向键的材料多为45钢，淬火硬度至HRC40～45
定向键有矩形和圆形两种。
定向键也称定位键，安装在夹具底面的纵向槽中， 一般用两个，安在一条直线上，其距离越远，导向精 度越高，用螺钉紧固在夹具体上。
用对刀装置对刀时影响对准精度的因 素有： 1）测量调整误差。如用塞尺检查铣刀 与对刀块之间距离时会有测量误差。 2）定位元件定位面相对对刀装置的位 置误差。为减少这项误差，要正确确定对 刀块对刀表面的位置尺寸及其公差。同时 这些位置尺寸都应以定位元件定位面为基 准标注，以避免产生基准转换误差。
4.2.2 钻床夹具中刀具的对准和引导 钻床夹具的设计主要考虑钻套的设计。 钻套是用来引导钻头、扩孔钻、铰刀等孔 加工刀具，确定被加工孔位置，防止钻头 在加工中偏斜，加强刀具刚度，并保证所 加工的孔和工件其它表面有准确的相对位 置，提高生产率 。
要解决好夹具与机床的连接与配合问题以及正确
规定定位元件定位面对即将安装面的要求。
保证夹具的定位表面相对于机床工作 台和导轨或主轴轴线具有正确的位置关系。
4.1.2 夹具在机床上的定位方式
夹具在机床上的定位方式一般可分为两类：
1. 夹具定位在工作台面上：
铣床、刨床、镗床、 钻床及平面磨床
2.夹具连接定位在机床的主轴上：车床，内、外圆磨床
三、夹具在机床上的定位误差
（一）车床夹具的定位误差分析
夹具总体结构： （1）保证加工稳定性，紧凑、轻便、悬伸短、重心靠近主 轴。 悬伸长L与其外廓直径D的比值： 直径在150mm以内的夹具：L/D<1.25. 直径在150～300 间的夹具： L/D<0.9. 直径大于 300mm的夹具： L/D<0.6. （2）注意平衡要求：隔离法近似估算，可设置配重块或加 工减重孔。 （3）考虑安全装置： 防切屑缠绕，冷却润滑液的飞溅。必要时可设置防护罩。 车床夹具的设计要点也适用于圆磨床夹具。
• （1）对夹具进行找正安装 这种方法是直接按切削成形运动确 定定位元件定位面的位置的，避免了很 多中间环节误差的影响，而且定位元件 的定位面与夹具安装面的位置精度也不 需过分严格要求，因而便于夹具的制造。 但是该法需要较长的找正时间和较高的 技术水平。因此适用于夹具很少更换， 以及用其它方法达不到夹具定位精度要 求的情况。
定向键通过与机床工作台上的 T 形槽配合确定夹 具在机床上的正确位置；还能承受部分切削力矩，减 轻夹紧螺栓的负荷，增加夹具的稳定性，因此平面夹 具及有些专用钻镗床夹具也常使用。 定向精度要求高或重型夹具不宜采用定向键，而 是在夹具体上加工出一窄长面作为找正基面来校正 夹具的安装位置
①定位键：一般情况下，每个铣床夹具装 有两个定位键，标准结构见图：
夹具在主轴上的连接定位
夹具以长锥 柄装夹在主轴孔 中，一般为莫氏 锥柄。
优点：定位精度高，连接迅速； 缺点：刚度较低，故只适用于轻切削的小型夹具
夹具端面A和孔D 在主轴上定位。
优点：结构简单，制造容易。
缺点：定位精度较低。
夹具以短锥面K和端面T 定位在主轴上定位。
优点：较高的定心精度，连接刚度也较高。
四、提高夹具在机床上定位精度的措施：
① 直接找正定位元件定位面与成形运动的位置要求；
铣床夹具的对刀
（2）对定位元件定位面进行就地加工
夹具初步在机床上找正好位置后，即
对其上定位元件的定位面进行加工，以 “校 准”其位置。这种方法之所以能获得较高 的 夹具定位精度，也是由于避免了很多中间 环节误差的影响。
2)找正基准：对于位置精度要求高的夹具，在夹具体 侧面设找正基准，安装时用百分表找正夹具位置。
②夹具体底面：形状如图所示， (a) 为四周接触， (b) 为两边接触，以上两形状用于安装定位键时 用， (c) 为四角接触，夹具侧面设找正基准时用 或钻床夹具体用。
③U型耳座：用于夹紧夹具，一般在夹具体的纵向 中线处两边各设置一个，大型夹具在接近四角处各 设置一个。结构如图所示，设计时可查阅夹具设计 手册。也有不设计U型耳座的，直接用螺栓压板夹 紧夹具。
（1）夹具在工作台面上的连接定位
夹具在工作台面上用夹具安装面及定向键定
位。为了保证夹具安装面与工作台面有良好的接 触，夹具安装面的结构形式及加工精度都应有一 定的要求。除夹具安装面外，一般还通过两个定 向键或定位销与工作台上的T型槽相配合，以限 制夹具在定位时所应限制的自由度，并承受部分 切削力矩，增强夹具在工作过程中的稳定性。如
对键槽底面对孔中心线的平行度0.2 ： 工件中心线∥心轴中心线∥夹具底面∥工作台面∥进 给运动∥键槽底面 ∴ 键槽底面∥工件中心线
对键槽对孔中心线的对称度（其中限制了槽侧面∥孔 中心线）0.2 ： 工件中心线∥心轴中心线∥夹具定位键侧面∥T型槽 侧面∥进给运动∥键槽侧面
∴ 键槽侧面∥工件中心线
max arctan L
在小型夹具中，为了制造方便，可用定位销 代替定向键。 在这类夹具的纵向两端底边上，设计出带U 型槽的耳座，供紧固夹具体的螺栓穿过。如图为 常见结构。
（2）夹具在主轴上的连接定位
夹具在机床主轴上的连接定位方式，取决 于机床主轴端部结构。如图所示是常见的几种 连接定位方式。
莫氏锥度
端面A与圆柱孔D
短锥面K与端面T
对刀平塞尺 s=1~5mm，公差h8
对刀圆柱塞尺 d=3~5mm，公差h8
对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定夹具和 刀具的相对位置。对刀装置的结构形式取决于加工 表面的形状。
对刀块常用销钉和螺钉紧固在夹具体上，其位置 应便于使用塞尺对刀，不妨碍工件装卸。对刀时， 在刀具与对刀块之间加一塞尺，避免刀具与对刀块 直接接触而损坏刀刃或造成对刀块过早磨损。塞尺 有平塞尺和圆柱形塞尺两种，其厚度和直径为 3 ～ 5mm, 制造公差 h6 。对刀装置应设置在便于对刀而且 是工件切入的一端。
机床夹具设计
第4章 夹具在机床上的 定位、对刀和分度
4 夹具在机床上的定位、对刀和分度 4.1夹具在机床上的定位
4.1.1 夹具在机床上定位的目的
D r A G TK
在初步确定工件的定位方案时，可以先假设上述 三项误差各占工件公差的 1/3 ，最后可根据 实际情况进行调整。
• 1、车床夹具的安装在机床上的定位误差： • （1）心轴：表现为心轴工作表面对顶尖孔 或对心轴锥柄表面的同轴度。 • （2）车床专用夹具：一般用过渡盘与机床 主轴轴颈连接。表现为夹具定位面对过渡 盘安装基本的位置误差影响。
（二）铣床夹具的定位误差分析
如图铣工件上的键槽，保证键槽底面对孔中心线的平行 度0.2，保证键槽对孔中心线的对称度（其中限制了槽侧 面∥孔中心线）0.2，分析夹具对成形运动的定位。
• • • • • •
铣床夹具的安装误差： 表现为夹具本体底面和定向键侧面与机床 工作台平面及T形槽间的位置变动量。 铣床夹具上采用对刀装置对刀： ΔT=δs+δh. δs：塞尺的制造公差。 δh：对刀块工作面至定位元件的尺寸公差。
3. 钻床夹具的定位误差
快换钻套
导向套
钻模板 开口垫圈
螺母 定位销 夹具体
结论：影响夹具在机床上定位的因素有： 1) 元件定位面对夹具定位面的位置误差； 2) 夹具定位面与机床定位面的连接配合误 差； 3)机床定位面对成形运动的位置误差。
4.1.4 提高夹具在机床上定位精度的措施 当工序的加工精度要求很高时，夹具 的 制造精度及装配精度也要相应提高，有时会 给夹具的加工和装配造成困难。这时可采用 下述方法保证定位元件定位面对切削成形运 动的位置精度。
安装定向键时， 应使它们靠 向T形槽的同 一侧。
例：图1.5中，心轴与夹具底面的平行度0.08、与键侧 面的平行度0.1，键与T形槽的配合 ，两键间距80， 加工工件长度40，分析△jw。
解：对键槽底面对孔中心线的平行度0.2： △jw平=0.08 对键槽对孔中心线的对称度（其中限制了槽侧面∥ 孔中心线）0.2：△jw1=0.1 0.007 键与T形槽最大配合间隙△max：H7+0.021 h 6 0.021 △max=0.042 △jw2=0.042×40／80=0.021 △jw对=0.1+0.021=0.121
在钻床夹具中，通 常用钻套实现刀具的对 准，如图，加工时只要 钻头对准钻套，所钻孔 的位置就能达到工序要 求。而且，钻套和镗套 还有增强刀具刚度的作 用。
（1）钻套的四种形式
1）固定钻套（图a） 3）快换钻套（图c） 2）可换钻套（图b）
上述三种钻套已经标准化，设计时可在《机床夹具 设计手册》中查阅。
缺点：制造比较困难。
联接安装方式： （1）径向尺寸D＜140或D＜（2～3）d 的小型夹具，，锥 柄连接。 （2）径向尺寸较大的夹具，通过过渡 盘与主轴轴颈联接，过渡盘常作为机床 附件备用。不必重新设计。
4.1.3 夹具在机床上的定位误差 夹具安装在机床上时，由于夹具定位元 件对夹具体安装基面存在位置误差，夹具 安装面本身有制造误差，夹具安装面与机 床装卡面有连接误差，这就使夹具定位元 件相对机床装卡面存在位置误差。为提高 工件在夹具中加工时的加工精度，必须研 究各类夹具定位误差的计算方法及减少这 些误差的措施。 其计算方法按前面介绍过的即可。
可换钻套在磨损后可迅速 更换。一般以H7/g6或H6/g5的 配合装进衬套的内孔中。 衬套又以H7/n6或H7/r6的 配合装进夹具体或钻模板内。
快换钻套是供同一个孔经多个加 工工步所用的。
4）特殊钻套 特殊钻套是根据具体加工情况自行设计的， 以补充标准钻套性能的不足。如图。
加工多 个孔
钻凹坑内孔 钻斜面或圆 弧上的孔
上图为铣键槽在机床上的定位简图； 要求保证键槽在垂直平面及水平平面与工件轴线平行； 1）保证V形块中心线与刀具的运动平行； 2）在垂直平面内的平行度是靠与机床工作台的良好接触完成的； 3）在水平平面内的平行度是靠两个定向键、T形槽来完成的；
所以，夹具在机床上的定位，其本质是夹具 定位元件对刀具切削成形运动的定位。为此，就
由于夹具安装基面对 夹具定位面存在平行度误 差，则会引起加工孔的轴 线与工件基准面间的垂直 度误差
钻夹具的定位误差分析
钻夹具的定位误差分析
刀具与钻套最大配合间隙Xmax会引起刀具的偏斜， 导致孔的偏移X2：
Leabharlann Baidu
BhH /2 X2 X max H
B——工件厚度； H——钻套高度； h——排屑空间的高度。
（3）成形运动由夹具确定，此时元件定位面对 机床定位面无严格位置要求。
4.2 夹具在机床上的对刀
夹具在机床上安装完毕，在进行加工 之前，尚需进行夹具的对刀，使刀具相 对夹具定位元件处于正确位置。下面分 别对铣床夹具和钻床夹具在机床上的对 刀进行分析。
• 4.2.1 铣床夹具的对刀 对刀的方法通常由三种： 一种方法为单件试切； 第二种方法是每加工一批工件，即安 装调整一次具，通过试切数个工件来对 刀； 第三种方法是用样件或对刀装置对刀， 这时只是在制造样件或调整对刀装置时， 才需要试切一些工件，而在每次安装使 用夹具时，不需再试切工件，这是最方 便的方法。
1)定位键：用螺钉紧固在夹具体上。 A型：键与T型槽：B=T型槽名义宽度 h6或h8 键与夹具体： 、 B型：键与夹具体： 、 B取T形槽名义宽度 键与T型槽：B1=B+0.5按T型槽实际宽度配作h6或h8
注意：一般工作台中间T型槽精度较高， 为H8、H9，常与键配合，靠同侧接触， 且两键尽量相互远离。