編者按

機(jī)床夾具一般由定位裝置、夾緊裝置、夾具體及其他裝置或元件組成。但是各類機(jī)床的加工工藝特點(diǎn)、夾具與機(jī)床的連接方式等不相同，對(duì)夾具的設(shè)計(jì)提出了不同的要求。因此每類機(jī)床夾具在元件的結(jié)構(gòu)上、夾具的總體結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等方面都有各自的特點(diǎn)。

（本篇選自《機(jī)械加工特色操作及實(shí)用案例》第二章第四節(jié)（一）車床夾具）

（一）車床夾具的主要類型

車床主要用于加工零件的內(nèi)外圓柱面、圓錐面、回轉(zhuǎn)成形面、螺紋面及端平面等。上述各種表面都是圍繞機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線而形成的，根據(jù)這一加工特點(diǎn)和夾具在機(jī)床上安裝的位置，可將車床夾具分為兩種類型。

1. 安裝在車床主軸上的夾具

這類夾具中，除了各種卡盤、花盤、頂尖等通用夾具或機(jī)床附件外，往往根據(jù)加工的需要設(shè)計(jì)各種心軸或其他專用夾具，加工時(shí)夾具隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，切削刀具作送進(jìn)運(yùn)動(dòng)。

2. 安裝在托板或床身上的夾具

對(duì)于某些形狀不規(guī)則和尺寸較大的零件，常常把夾具安裝在車床托板上，刀具則安裝在車床主軸上作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，夾具作送進(jìn)運(yùn)動(dòng)。

生產(chǎn)中需要設(shè)計(jì)且用得多的是安裝在車床主軸上的各種心軸和專用夾具。

（二）車床專用夾具的典型結(jié)構(gòu)

生產(chǎn)中常遇到在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等類零件上的圓柱表面及端面的情況，有時(shí)還需要在一次安裝中用分度法車削相距較近的幾個(gè)孔或偏心孔。這些零件的形狀往往比較復(fù)雜，直接采用通用卡盤安裝零件比較困難，有時(shí)甚至不可能。當(dāng)生產(chǎn)批量較大時(shí)，使用花盤或其他機(jī)床附件裝夾零件，生產(chǎn)率不能滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求，在這些情況下，就需要設(shè)計(jì)專用夾具。

（三）車床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 定位裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

在車床上加工回轉(zhuǎn)表面時(shí)，要求零件加工面的軸線與車床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線重合，夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置，必須保證這一點(diǎn)。因此，如圖2-12所示偏心夾具中，對(duì)于零件，要求夾具定位元件工作表面的對(duì)稱中心線與夾具的回轉(zhuǎn)軸線重合。

圖2-12  偏心夾具

2. 夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求

由于車削時(shí)零件和夾具一起隨主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故在加工過程中，零件受切削轉(zhuǎn)矩的作用，整個(gè)夾具受到離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，會(huì)降低夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力。此外，零件定位基準(zhǔn)的位置相對(duì)于切削力和重力的方向來說是變化的。因此，夾緊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的夾緊力必須足夠，自鎖性能要好，以防止零件在加工過程中脫離定位元件的工作表面。

3. 專用夾具與機(jī)床主軸的連接

車床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對(duì)夾具的回轉(zhuǎn)精度有決定性的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸軸線有盡可能高的同軸度。

根據(jù)車床夾具徑向尺寸的大小，其在機(jī)床主軸上的安裝一般有兩種方式。

（1）對(duì)于徑向尺寸D>140mm.或D

圖2-13  專用夾具與主軸連接方式1

（2）對(duì)于徑向尺寸較大的夾具，一般通過過渡盤與車床主軸軸頸連接。如圖2-14所示，專用夾具以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，然后用螺釘緊固。過渡盤與主軸配合的表面形狀取決于主軸前段的結(jié)構(gòu)。

圖2-14  專用夾具與主軸連接方式2

對(duì)于車床主軸前段為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu)，過渡盤以圓錐體定心，用活套在主軸上的螺釘來鎖緊，轉(zhuǎn)矩則由螺釘和自鎖錐面的摩擦力傳遞，這樣，夾具在機(jī)床主軸上的安裝穩(wěn)定而且定心精度高，但端面要求緊貼，在制造上較困難。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，過渡盤圓錐表面制造時(shí)，用專用研具檢驗(yàn)表面接觸面積大小。一般專用研具與過渡盤內(nèi)錐表面接觸面積≥80%時(shí)即合格。

過渡盤常作為機(jī)床附件備用。因此設(shè)計(jì)車床夾具時(shí)，往往不用重新設(shè)計(jì)，而只需按過渡盤凸緣來確定專用夾具的止日尺寸。

隨著現(xiàn)在加工技術(shù)的升級(jí)，數(shù)控車床的大量使用，在車床夾具中，第二種安裝方式用得最廣泛。因?yàn)閿?shù)控車床受到工作原理限制，其主軸孔的結(jié)構(gòu)一般為直筒型，不能采用第一種錐柄安裝在主軸孔中的連接方式。

（四）對(duì)夾具總體結(jié)構(gòu)的要求

車床夾具一般是在懸臂的狀態(tài)下工作，為保證加工的穩(wěn)定性，夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，使重心盡可能靠近主軸。

夾具的懸伸長(zhǎng)度L與其外廓直徑D之比可參照以下的數(shù)值選取。

對(duì)直徑小于150mm的夾具，L/D≤1.25；對(duì)直徑為150~300mm的夾具，L/D≤0.9；對(duì)直徑大于300mm的夾具，L/D≤0.6。

由于加工時(shí)夾具隨同主軸旋轉(zhuǎn)，如果夾具的重心不在主軸旋轉(zhuǎn)軸線上就會(huì)產(chǎn)生離心力，這樣不僅加劇機(jī)床主軸和軸承的磨損，而且會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工質(zhì)量和刀具壽命且不安全。所以對(duì)于偏心式夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設(shè)置配重塊或加工減重孔。如圖2-12所示，就是采用設(shè)置配重塊來達(dá)到平衡，減少離心力的應(yīng)用實(shí)例。

在確定配重塊的重量或減重孔所去掉的重量時(shí)，可用隔離法近似地予以估算。這種方法就是把零件及夾具上的各個(gè)元件，隔離成幾個(gè)部分，互相平衡的各部分可略去不計(jì)，對(duì)不平衡的部分，則按力矩平衡原理確定平衡塊或減重孔所去掉的重量。如圖2-12偏心夾具所示，工件的夾緊中心位置位于主軸中心上方，通過配重鐵和調(diào)整墊平衡夾具回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的偏心力，達(dá)到平衡原理。

但是，由于車床的主軸剛性較好，允許一定程度的不平衡，因此在實(shí)際工作中，常用適配的方法進(jìn)行夾具的平衡。為了達(dá)到較好的平衡性和提高工作效率。如圖2-12所示夾具的平衡塊由多個(gè)小型配重塊組成，便于調(diào)整。

為保證安全，夾具上各種元件一般不允許突出夾具體圓形輪廓之外。此外，還應(yīng)注意防止切屑纏繞和切削液的飛濺等問題，必要時(shí)可設(shè)置防護(hù)罩。