第四章 夹具在机床上的定位、对刀、分度

时还可能折断钻头。
第
四 章
h值可按下面经验公式选取：
加工铸铁、黄铜时，h=(0.3～0.7)d;
夹 具
加工钢件时，
h=(0.7～1.5)d;
在 机
图4-20(b)给出了加工钢和铸铁时h与d的关系。
床 上 的
同一种材料，材料越硬系数取小值；钻头直径越小 （刚度差）系数取大值，以免切削堵塞折断钻头。
定
位
、
对
刀
、
分
度
第
四
下面几种特殊情况，需零做考虑：
章
夹
1）在斜面上钻孔或钻斜孔时，钻头最易引偏，为
具
保证起钻良好，h应尽可能小一些（h=0.3d）。
在
机
2）孔的位置精度要求高时，可取h=0，以保证钻套
床 上
有较好的导引作用，而让切屑从钻头的螺旋槽中排出，
的 定
这样，排屑条件反比只留很小h值的要好，但此时钻
上
6 若刀具加工时不是用切削部分而是用导柱部分
的 定
引导，则可按基孔制的相应配合H7/f7、H7/g6、
位
H6/g5选取。
、 对
例：现欲加工Φ16H7孔，分钻、扩、铰三个工
刀 、 分
步，先用Φ14.3mm麻花钻钻孔，再用Φ16mm的1号扩 孔钻扩孔，最后用Φ16H7的铰刀铰孔，试求各工步
度
所用快换钻套孔径的尺寸和公差。
具 在
加工IT7、IT8级精度的孔和孔距精度要求在
机
±0.06～±0.10mm时，钻套的高度取H=(1.25～
床 上
l.5)(h+B)。
的 定
2 钻套与工件的距离h
位
h太大，会增大钻头的倾斜量，
、
对
使钻套不能很好的导向；h过小，
刀 、
切屑排出困难(特别是钢件)，不仅
分 度
会增大工件加工表面的粗糙度，有
公差需由设计者按下述原则确定：
在 机
1 钻套导引孔直径的基本尺寸，应等于所导引刀具
床
的最大极限尺寸，以防止卡住和咬死。
上
的
2 钻套导引孔与刀具的配合，应按基轴制选择，这
定 位
是因为刀具的结构和尺寸均已标准化。
、 对
3 钻套导引孔与刀具之间应保证有一定的配合间隙，
刀
以防卡死。导引孔的工差带根据所导引刀具的种类和
的 定
与公差为：Φ15.79F8，即Φ15.79+0.04+0.016mm。
位
铰孔选用GBll33-73中的标准铰刀，其尺寸为
、
对
Φ16+0.015+0.007mm，按规定取铰孔时钻套的尺寸与公
刀 、
差为Φ16.015G7，即Φ16.015+0.025+0.006mm，圆整后
分 度
可写成Φ16+0.04+0.021mm。
夹
具
特点：在批量较大时，磨损后可迅速更换；但是
在 机
精度较低。如图(b)所示
床
3、快换钻套
上 的
功能与固定钻套相同，
定 位
当同一个孔在同一工序内
、 对
同时进行钻、扩、铰多个
刀
工步时使用。
、 分
特点：可快速更换
度
如图(c)所示
第
四 章
注意：可换钻套和快换钻 套必须配有衬套。以防止磨损
夹 具
钻模板或夹具体。
在 机
为减少误差，对刀块表面的位置尺寸及其公差都
床
应以定位元件定位面为基准，以避免产生基准转换误
上 的
差。图为工件工序图。对刀块工作表面的位置尺寸
定
由V形块的标准心棒中心
位
、
注起。对刀块顶面的位置
对 刀
尺寸H1按工序尺寸平均值
、 分
[H-TH/2)及塞尺厚度δ决
度
定: H1=H-TH/2-δ
第
四
二、钻床夹具中刀具的对准和导引
使定向键靠向T形槽的同一侧。
度
第
四
(三) 钻床夹具的定位误差
章
用夹具钻孔时，工件孔的位置尺寸决定于钻套距
夹 具 在
定位元件的位置尺寸；而加工表面位置误差则要受夹 具本身定位误差的影响。若夹具定位面P对安装基面B
机
存在平行度误差，则由它所产生的夹具倾斜角为：
床
上 的
sin1 Z
定
L
位 、
为减小夹具在机床上的定位
第
四
解：Φ14.3mm麻花钻的最大极限尺寸为Φ14.3mm，
章
夹
取规定的公差为F8，即Φ14.3+0.04+0.016mm。
具
根据GBll41-73，选用Φ16mm的1号扩孔钻进行
在 机
扩孔，扩孔钻的尺寸为16-0.21-0.25mm。扩孔钻的最大
床 上
极限尺寸为Φ15.79mm，故扩孔时钻套孔径的尺寸
角度或移动一定的距离，实现上述要求的装置就叫做
床
分度装置。
上
的
分度装置可分为两大类：回转分度装置和直线分
定
位
度装置。
、
对
由于这两类分度装置的结构原理与设计方法基本
刀 、
相同，而生产中又以回转分度装置的应用为多，故本
分 度
节主要分析和介绍回转分度装置。
第
四
一、分度装置的基本形式
章
按工作原理可分为：机械、光学、电磁三种
章
如图所示，由于这类夹具通常采用过渡盘和机床
夹 具
主轴轴颈连接，夹具的定位误差应由两部分组成：
在 机
夹具定位面P对过渡盘安装基
床 上
面E的同轴度误差和过渡盘安装基
的
面E与主轴轴颈的配合间隙。
定
位
由于此配合间隙及E面对端面
、
对
垂直度误差的存在，在过渡盘依靠
刀 、
螺纹表面紧固后，可能产生转角误
分 度
差△β。
夹 具
样件或对刀装置对刀法。
在 机
常用的对刀装置：
床 上
(a)-高度对刀块
的
(b)-直角对刀块
定
位
(c)、(d)-成型
、
对
刀具用的对刀装置，
1---铣刀
刀 、
(e)-组合刀具对
2---塞尺
分 度
刀装置。
3---对刀块
第
四 章
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。
夹
具
2 定位元件定位面相对对刀装置的位置误差。
机
床
(一) 车床夹具的定位误差
上 的
车床夹具定位误差可分心轴和专用夹具两方面。
定 位
1、心轴
、 对
夹具的定位误差δ’是由心轴工作表面轴心线对
刀
顶尖孔或对心轴锥柄轴心线的同轴度误差造成的。有
、 分
时心轴安装基面(如顶尖孔或锥面)本身的形状误差也
度
也会有所影响。因此应对这些误差加以控制。
第
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四
2、专用夹具
床 上
L夹=L+TL/2
的 定
对刀元件位置尺寸公差
位 、
TL夹一般取相应工序尺寸L
对 刀
公差的1/3～1/5。
、 分
TL夹=(1/3～1/5)TL
度
第
四
在机械加工中，经常会遇到一些表面是按一定角
章
度或一定距离分布的，因而要求当工件加工完一个表
夹 具
面后，夹具的某些部分应能连同工件一起转过一定的
在 机
第
四
章
第一节 夹具在机床上的定位
夹
具
在 机
第二节 夹具在机床上的对刀
床
上
的
定 位
第三节 夹具的转位和分度装置
、
对
刀
、
结束
分
度
第
四 章
一、夹具在机床上定位的目的
夹
为了保证工件的尺寸精度和位置精度，工艺系
具 在
统各环节之间必须具有正确的几何关系。
机 床
一批工件通过其定位基准面和夹具定位表面的
上
接触或配合，占有一致的、确定的位置，这是满足
的 定
上述要求的一个方面。
位 、
夹具的定位表面相对于机床工作台和导轨或主
对 刀
轴轴线具有正确的位置关系，是满足上述要求的另
、
一个方面。
分
度
第
四 章
二、夹具在机床上的定位方式
分两种形式：夹具在机床工作台上的连接定位和
夹 具
夹具在机床主轴上的连接定位
在 机
1、夹具在机床工作台上的连接定位
床
上
的
定
位
、
对
在
4、特殊钻套
机 床
特殊钻套是根据加工情况
上
自行设计的，以补充标准钻套
的 定
性能的不足。
位 、
(a)—钻凹坑内的孔
对
(b)--钻弧面或斜面上的孔
刀
、
(c)--钻多个孔距很小的孔
分 度
(d)--钻需要压紧工件的孔
第
四
(二) 钻套导引孔尺寸和公差的确定：
章
在选用标准结构的钻套时，钻套导引孔的尺寸与
夹 具
位
套磨损严重。
、
对
3）钻深孔（B/d>5）时，要求排屑畅快，可取
刀
、
h=1.5d。
分
度
此外，钻套内孔和外圆的同轴度不应大于O.005mm
第
四 章
（四）钻床夹具导套位置尺寸的标注
图4-21(b)为钻床夹具导套位置尺寸的标注示例。
夹
具 在 机
导套轴心线离定位元件定位面的距离尺寸L夹，按图421(a)工件工序尺寸L的平均值确定：
床
减少间隙造成的误差。
上
的 定
定向键的材料常用45#钢，淬火HRC40~45。
位 、
圆柱定位销，易磨损
对
刀
、
分
度
第 四 章
夹
具
在
机
床
上
的
定
位
、
对
圆柱定向键 耐磨损
刀
、 分
图b）、c）为圆柱定向键的固定方式。
度
第
四 章
夹具的纵向两端的底面上设计出带U型槽的耳座，
供紧固夹具体的螺栓穿过，对其进行夹紧。
夹
具
d)图中夹具为过渡盘，适用于尺寸较大的夹具。
在 机
1是过渡盘，2是键，3是缩紧螺母。工件以端面和圆
床 上
柱面实现定位。
的
定
位
、
对
刀
、
分
度
第
四 章
三、夹具在机床上的定位误差
由于夹具存在安装误差和制造误差，这就使夹具
夹 具
定位元件相对机床装夹面存在位置误差。为提高加工
在
精度，必需研究定位误差的计算及减少误差的措施。
章
在钻床夹具中，通常用钻套实现刀具的对准。同
夹 具
时钻、镗套还有增强刀具刚度的作用。
在
(一) 钻套的四种形式：
机 床
1、固定钻套
上 的
如图所示：
定
A--无肩钻套
位
、
B--带肩钻套
对 刀
缺点：磨损后不易更换。
、 分
一般用于小批量或小中心距
度
或高精度的场合。
第
四 章
2、可换钻套
功能与固定钻套相同，可供钻、扩、铰工序使用
具
相应提高，会给夹具的加工和装配造成困难。这时可
在 机 床
采用下述方法来保证定位元件定位面对切削成形运动 的位置精度。
上 的
(一)夹具的找正安装
定
在安装铣键槽夹具时，
位
、
在V形块内放入精密心棒2，
对 刀
用测量表进行找正即可。
、 分
但是夹具的刚度可能下降，
度
因此只能用于轻切削。
第
四 章
(二)对定位元件的定位面进行就地加工
刀的切削运动和工作台的直线运动所组成。由于镗杆
夹 具 在
与机床主轴是柔性连接，切削成形运动精度由镗套保 证。这时，定位元件定位面(一面两销)不需要对机床
机
有非常严格的位置要求，因此夹具的安装比较简单
床 上
(切削成形运动不是由机床提供的)。
的
定
位
、
对
刀
、
分
度
第
四
一、铣床夹具的对刀
章
对刀方法通常有三种：单件试车法、批量调整法、
夹具初步在机床上找正好位置后，即对其上定位
夹 具
元件的定位面进行加工，以“校准”其位置。图4-
在
12(a)所示，机床主轴装上三爪卡盘；图4-12(b)所示，
机 床
用两个直线的切削成形运动形成定位元件的定位面。
上
注意：这种方法只限于加工不淬火的定位面。
的
定
位
、
对
刀
、
分
度
第
四 章
图示，用镗模镗孔时加工的切削成形运动是由镗
刀
、
分
度
第
四
章
标准定向键结构，耐磨损
夹 具 在 机 床 上 的 定 位 、 对 刀 、 分 度
第
四
为提高定向精度，定向键与T型槽一般采用H7/h6
章
或H8/h8,必要时定向键宽度按机床T型槽尺寸配做。
夹
具
两定向键之间的距离，在夹具底座允许的范围内
在 机
应尽量得远一些，并使定向键靠向T型槽的一侧，以
定 位
钻一般的螺钉孔、销子孔，
、
工件孔距精度在±O.25mm或是
对
刀
自由尺寸公差时，钻套的高度
、 分
取H=(1.5～2)d，如图4-19所示。
度
钻套内径采用基轴制F8的公差。
第
四
加工IT6、IT7级精度，孔径在Φ12mm以上的孔或
章
孔距精度要求在±0.10～±O.15mm时，钻套的高度取
夹
H=(2.5～3.5)d。钻套内径采用基轴制G7的公差。
第
四 章
(二) 铣床夹具的定位误差
铣床夹具依靠夹具体底面和
夹 具
定向键侧面与机床工作台上平面
在
及T型槽相连接，以保证定位元
机 床
件对工作台和导轨具有正确的相
上
对位置。实际相对位置与正确相
的 定 位
对位置的偏离程度即为夹具的定 位误差，铣床夹具安装偏斜角为：
、 对 刀 、 分
tg1 max
为减小此项误差L ，安装时应
对
误差，定位元件定位面对夹具在
刀
、
机床上的安装面的位置要求，应
分 度
在图上标出，作为验收标准之一。
第
四
几
章 对种
夹 具 在
夹常 具见 定夹
机 位具
床 面定
上 的 定 位 、
的位 技元 术件 要定
对 求位
刀
面
、
分
度
第
四 章
四、提高夹具在机床定位精度的措施
夹
当工序的加工精度要求很高时，夹具的精度也要
第 四 章
夹 具 在 机 床 上 的 定 位 、 对 刀 、 分 度
第
四 章
(三) 钻套高度和钻套与工件距离：
夹
1 钻套高度
具
钻套高度由孔距精度、工件材料、孔加工深度、
在 机
刀具耐用度、工件表面形状等因素决定。在材料强度
床
高，钻头刚度低(钻头悬伸长度与直径之比大于15)和
上 的
在斜面上钻孔时，采用长钻套。
夹
具
在
机
床
上
的
定
位
、
对
刀
、
分
度
第
四 章
2、夹具在机床主轴上的连接定位
夹具在机床主轴上的连接定位方式，取决于机床
夹 具
主轴的端部结构。常用如下几种定位方式：
在
刚度好，制造困难
机
床
上
的
定
位
、
对
刀
、
分
精度高，刚度差。
度
第
四
b)图中夹具以端面B和圆柱孔D在主轴上定位。靠
章
螺纹M连接紧固，两只压板2防松，定位精度低。
、 分
加工精度要求选定，钻孔和扩孔选F7、F8；粗铰时选
度
G7；精铰时选G6。
第
四 章
4 当采用标准铰刀铰H7或H9孔时，导引孔的基本
尺寸与加工孔的基本尺寸相同，公差选用F7或E7。
夹 具
5 标准钻头的最大尺寸就是所加工孔的基本尺寸，
在
故钻头导引孔的基本尺寸与加工孔的基本尺寸相同，
机 床
公差取F7