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gf4[机械制造]车床夹具

日期:2020-12-10 08:26 作者:12博官网

  车床常用夹具的使用车床夹具用于确定工件在车床上的正确位置,并夹紧工件,在车削工艺中占有很重要的地位。 常用的车床夹具有: 1)通用夹具。如三爪卡盘、四爪卡盘和各种形式的顶针等。2)可调整夹具。如成组夹具、组 合夹具等。 3)专用夹具。为满足某个工件的某道工序而实际使用的夹具,如旋转刀架等。 生产中,为保证产品质量、提高生产效率、减轻劳动强度,应正确选择和使用夹具。 一、车床夹具的作用 1.提高加工精度、保证产品质量 车床夹具是保证零件加工技术要求中所规定的尺寸精度、表面粗糙度以及各表面间的相对位 置精度的重要措施。 正确选用车床夹具就是选择制造精度及结构适合的夹具。如为保证零件加工表面与基准面的 同轴度要求,有多种自动定心夹具可以选用:对同轴度要求较低时可用三爪卡盘、四爪卡盘, 对同轴度要求高时可用软爪、锥体心棒、卡簧和液性塑料夹具等。 2.提高劳动生产率 采用一定结构形式的夹具,可显著提高生产效率。在生产中,通常采用下述结构形式的夹具 来提高生产率: 1)采用快速装夹和拆卸的夹具,可缩短辅助时间,并减轻工人的劳动强度。 2)采用专用定位件,属专用夹具,可缩短调整与校正的时间。3)采用多位夹具,二次装夹可 以加工多个零件,缩短单件生产时间。 4)采用自动控制夹具,如液压靠模或程序控制等,可实现一人多机操作。 3.充分发挥机床的性能 采用专用夹具可以扩大机床的使用范围,从而实现一机多能。如一台普通车床若配置一个专 门的旋转刀架可以加工圆球,若配置一个摆动刀架可以加工叶片的型面。 二、车床夹具结构 由于车床夹具是在旋转情况下,甚至是高速旋转情况下工作,因此夹具要求体积小、重量轻, 旋转既能平衡又能保证安全。 车床夹具的基本结构为: 1.夹具体 连接各元件的基体与机床相连接。一般称这类元件为圆盘或花盘。 2.定位件 确定零件在夹具中的位置的元件。如定位销、定位圈、V 固定零件用的元件。如压板、螺栓、螺母等。4.连接件 连接上述元件用的螺钉、销子、垫圈、键等。 5.其他元件 如对刀块、测量块、配重、分度装置、锁紧装置以及传动装置等。 三、车床夹具的分类 车床夹具按类型分为:通用夹具、可调整式夹具和专用夹具。通用夹具按结构形式可分为: 1)心轴式夹具。有顶针式心轴和锥柄式心轴。 2)卡盘式夹具。有自动定心的两爪卡盘、三爪卡盘及其专用卡爪。 3)圆盘式夹具。有固定圆盘式和可供分度的变位圆盘。 4)角铁式夹具。有固定角铁式和分度角铁式。 5)其他形式夹具。有气动夹具、电磁夹具和线.心轴式车床夹具 心轴是构造比较简单、应用较多的夹具。按其定位表面不同,可分为圆柱形、圆锥形、花键 和螺纹等;按其连接方式,可分为顶针式心轴、锥柄式心轴等。 (1)顶针 顶针式心轴是装在顶针上使用的一种夹具,由拨动元件带动来传递扭矩,通常采用鸡心夹头、 拨销等。顶针影响夹具的安装精度,故首先予以介绍。 车床上使用的顶针分为前顶针和后顶针两种。顶针头部制成 60。锥体。后顶针有固定式和 活动式两种。由于固定式顶针与零件有相对旋转运动,所以要求耐磨,一般由高碳钢或合金 钢制成,也有镶硬质合金头的顶针。活顶针则随零件一起转动,结构比较复杂,因此选用时, 应选择运动灵活、同轴度高、刚性好的顶针。图 3-10 所示为常用普通顶针。顶针的种类很 多,用途也不同,应按零件加工时的不同需要加以适当选择。 图3-11~图3-12 分别为外形常用顶针结构及图。表3-1 为常用顶针的使用情况。 表3-1 所述的各种顶针,多数是直接顶紧在零件的顶针孔或内孔倒角上。 (2)心轴 心轴是一种已加工好的孔作为定位基准的夹具;零件在心轴上的安装如图3-13 所示。 心轴的种类和结构形式很多,下面介绍几种典型的心轴。1)实体心轴。 圆柱面心轴。适宜于多种零件的加工(如薄圆片、短套等)。采用零件已加工好的圆柱孔定 位,并用螺母夹紧。心轴用45 号钢制成。心轴必须两端中心孔保持同轴。如图3-14(a)所示。 圆锥面心轴。心轴定位部分带有1:5000 的圆锥面。适用于加工公差较小、同轴度要求较 高的零件。圆锥面心轴不需要夹紧装置,而是靠锥度自锁,因此适宜于精加工。如图3-14(b) 所示。悬臂心轴。心轴柄部为莫氏圆锥,插入主轴锥孔即可使用。使用这种心轴,对于机 床主轴锥孑 的精度要求较高。也可把心轴锥柄部插入主轴锥孔后,再将心轴定位表面做最后精车,以保证较高的同轴度要求。悬臂式心轴适用于加工中小型零件或薄壁零件。图 3-15(a)所示为加工套类零件的心轴。工件1 的略带锥度的定位部分相配合,进行定位与自锁,螺母 是用来卸下工件的。图3-15(b)为加工薄壁零件的心轴。工件 光基孔与心轴定位面成动配合,以保证同轴度,并用阶台垫圈和螺母压紧。 如果内孔为圆锥面时可将心轴定位面支承相应的外圆锥定位,可利用自锁或螺母压紧。 胀力心轴。如图 3-16 所示。心轴的定位部分车成锥孔薄壁,并沿轴线 缩缝。调节锥体外锥面与心轴锥孔配合。当螺钉旋人时利用锥体将心轴定位直径扩大,使工件得到准确定位并夹紧。 如果切削用量过大,夹紧力不够,可将调节锥体的大头车一段螺纹,并加垫圈和螺母夹紧。 2)液性塑料夹具。液性塑料夹具是一种高精度定一夹紧机构,可以定位和夹紧工件。夹具的 定位件是一个薄壁套筒,与夹具体构成一个环形槽,内有传递压力用的液性塑料。当对液性 塑料施加压力时,塑料即将力传给薄壁套筒,使套筒产生均匀的径向弹性变形,套筒与工件 的间隙逐渐减小,直至工件定心夹紧为止。这种心轴适用于定位孑较大的零件。图 3-17 液性塑料心轴,以工件的内孔为定位基准。2.圆盘式夹具 圆盘式车床夹具主要用于盘、环、套类和壳体类零件的加工。 夹具的基本特点是夹具体为一圆盘,将定位、夹紧等元件直接安装在圆盘上,夹具固定在车 床法兰盘(花盘)上,并用夹具圆盘上的校正环或定位面进行校正,使夹具与车床主轴旋转中 心线(a)所示的夹具为一典型的圆盘式车床夹具,其结构简单,使 用方便,零件是以外圆柱面定位在夹具上。图 3-18(b)所示是用于加工套形或环形薄壁零件 的夹具,圆形压板用于压紧零件,同时也供零件辅助定位和支承,夹具是以零件内圆柱面定 3.角铁式夹具当零件被加工表面的旋转轴线与定位支承表面不垂直时,夹具的定位支承面与安装平面不平 行,两面具有一定的交角,即构成角铁形式。这类夹具多用于加工壳体、多通管接头和复杂 的交角表面,见图3-19 所示。 4.卡盘式夹具 三爪卡盘和四爪卡盘作为机床的附件称为通用夹具。两爪卡盘则称为可调整夹具。为扩大卡 盘的使用范围,通常采用更换卡盘上 卡爪来满足各种零件的加工要求。 (1)两爪卡盘 两爪卡盘的结构与圆盘式车床夹具相类似,它的本体也是圆盘,常用于需定位兼夹紧的零件、 对称性外形零件、定位夹紧表面不规整的零件等,如各种管接头。 (2)三爪卡盘 三爪卡盘是车床重要附件之一。它应用极为广泛,可达到既定心又可夹紧的目的。其特点是 夹紧力大,使用方便。为了扩大三爪卡盘的使用范围,往往将三爪卡盘的三个爪换下来,装 上专用卡爪,变成专用的三爪卡盘。 (3)四爪卡盘 四爪卡盘是车床另一重要附件之一。它应用极为广泛,与三爪卡盘一样可达到既定-t2,又可 夹紧的目的。它可实现非规则零件夹持。 (4)专用卡爪 专用卡爪可按零件的定位表面不同分为硬性卡爪(简称硬爪)与软性卡爪(简称软爪)两种。 1)硬爪:硬爪是按零件的定位表面外形不同而设计的专用卡爪,常用W、眄或20 号钢渗碳, 经淬火制成,其硬度一般达 HRC5055,适用于以毛坯表面或粗基面的定位的零件。在一般 情况下,硬爪使用时不需要加工,必要时可修磨。 2)软爪:软爪适用于已加工表面作为定位夹紧,可以获得较高的定位加工精度,因此使用范 围较广。软爪常用低碳钢、铝合金、铜合金及夹布胶木等软性材料制成,一般安装在两爪卡 盘或三爪卡盘上,按零件已加工表面配置定位表面。若零件更换,只要将软爪按更换零件的 表面再次配置即可使用。 5.其他形式车床夹具 (1)气动式夹具 车床自动夹具就是将自动定心夹具由手动夹紧变为气动夹紧, 实现快速操作,以提高工作效率,减轻劳动强度。气动车床夹具与普通夹具相比较,变化并 不大。只是在整个气动装置的结构与布局上比较复杂。如气动式三爪卡盘,其结构简单、使 用方便,已被广泛使用。 这种卡盘有以下特点: 1)可实现快速夹紧和松开。 2)在加工过程中,即使由于零件定位夹紧表面有了变化,仍处于良好的夹紧状态。 3)夹紧力不如普通的三爪卡盘夹紧力大。(2)电动卡盘与吸磁盘 当生产批量大、工件较小而加工表面较简单的轴类、套类零件时,零件的安装表面又是已加 工表面时,可使用电动卡盘实现快速自动装夹与松卸。 在薄壁零件加工中,不能采用集中夹紧力的夹紧机构时,可采用电磁吸力的方法。电磁吸力 盘通电后产生电磁场而将零件吸住进行车削。用它可以车削薄片零件的端面,也可以利用磨 具进行磨削,以得到端面厚度一致和有平行度要求的零件,但使用吸磁盘的工件材料必须是 可磁化的,如普通钢材等。 (3)真空夹具 对一些刚性很差的薄壁零件,不宜采用集中夹紧力的夹具以避免零件变形,而又不能采用吸 磁盘夹紧的,如铝合金、铜合金等材质的零件可以用真空夹具。工作时使零件与夹具之间产 生真空,借助空气压力将零件夹紧在夹具上,一般采用真空泵或特殊气缸来产生真空。 四、常用夹具的使用 在车削之前,必须先把零件装夹在车床夹具中,并进行校正,然后才能车削。由于工件的形 状、大小和加工数量的不同,因此必须采用不同的装夹方法。 1.心轴 利用心轴保证套类零件的两个端面的平行度和与内孑的垂直度时,可以采用下面几种方法安 装(下面是指一个端面和内孔已经车过,而要车另一端面时): 1)工件与三爪卡盘卡爪阶台面准确贴平。 2)工件套在心轴上再车端面,先车一根直径与工件孑径尺寸相同略带锥度的轴,与内孑紧配 3)应用端面挡铁。挡铁的一端插在主轴的锥孔中。如果在工件上还要镗孔,那么在挡铁端面上钻一个孔,孔的直径应大于工件镗好以后的孔径。 以内孔定心的工件,先车好内孔,再车外圆,这时我们可以应用心轴(如图3-20)。心轴利用 锥柄直接插在主轴锥孔中,如果锥度不对,可以用垫套。心轴后端用拉杆拉紧(拉杆从主轴 中通过)。工件装上心轴后,用螺帽和垫圈压紧工件。为了便于装卸工件,最好应用开口垫 圈。只有工件孔径大于垫圈和螺帽直径时,才能方便地装卸工件。 当零件尺寸相同且数量较多时,可以在两顶针间用较长心轴安装,把几个零件都套在心轴上 夹紧再车外圆。这时为了在两顶针装卸方便,我们可以把心轴左端制成方形,并把方头插在 带有方孔的 拨盘中,或把心轴左端铣成平台。在拨盘上装可调节的拨杆抵住平台,并带动心轴和工件转 如果零件的内孔是花键孔,可以用花键心轴。同样,如果工件是锥孔,就可以应用锥形实心心轴,其安装过程与实体心轴安装过程相同。 2.四爪卡盘上安装工件 1)在四爪卡盘上校正工件。在四爪卡盘上校正工件的目的,是要使工件的中心线与车床主轴 旋转中心线一致。装夹工件时,把各爪向外移动,相对两个爪的距离稍大于工件直径。这时 把工件装上,先用两个相对的爪夹紧,再用另两个相对的爪夹紧,这时先看一看四个卡爪的 位置是否差不多,这一点可用卡盘端面上多圈的线痕做依据,然后用划针进行校正,如图 3-21 所示。 校正时,将划针尖放在距工件表面 0.2~0.5mm 处,这时慢慢转动卡盘,看看哪一处表 面离针尖最远,就将最远点的一个卡爪松开,对面的一个卡爪拧紧,这样反复几次,直至工 件校正为止。校正较短的孔或薄形工件时,还要校正端面。校正时,把划针尖放在距端面近 边缘处,慢慢转动工件,看看端面上哪一处离针尖最近,这时就用木锤或铜锤轻轻敲击,直 到各处距离相等为止。装夹直径较大的工件,可采用反爪装夹或正爪反撑。 装夹长方形零件时,把相对的两爪距离校正即可。应用四爪卡盘时。由于它的夹紧力较大, 所以适用于装夹大型或形状不规则的 工件,确定校正比较麻烦。 2)在三爪卡盘上安装工件。三爪卡盘又叫自来夹头或三角夹头,它的结构形状如图 3-22 转动时,小伞齿轮2 就带动大伞齿轮3 转动。大伞齿轮3 的背面有一平面螺纹4,三个卡爪上螺纹与 平面螺纹4 啮合,因此当平面螺纹4 转动时,三个卡爪就同时向心或离心移动。 三爪卡盘能自动定心,一般不需要校正。但是在装夹稍长些轴时,工件外端不一定正,即工 件中心线不一定与主轴中心线一致,所以同样要用划针或目测校正。 装夹盘性零件时,特别使外圆表面已经经过加工的盘形零件, 装上卡盘后也不一定正,这时除了用划针盘或目测之外,最好采用如图 3-23 所示的方法校 正。把工件装上卡盘后轻轻夹紧,在刀架上装一铜棒或硬木块,轻轻支在工件端面(如图 3-24).然后慢速转动工件,这样很快就能把工件端面校正,校正后再把工件夹紧。用三爪 卡盘装夹已经过精加工的表面时,被夹住的工件表面应 包一层铜皮,以免夹伤工件表面。 用三爪卡盘能很快校正工件,节省时间,适用于大批中心型规则零件。但必须注意,用正爪 夹工件时,工件直径不能太大,一般卡爪伸出量不超过卡爪长度的一倍,否则卡爪与平面螺 纹只有咬合2~3 牙,容易使卡爪上的牙齿碎裂,所以装夹大直径工件时,尽量要用反爪装 夹(三爪卡盘有正反两副卡爪,有的只有一副,但同 样可以正反使用,各爪都有编号)。 3)在两顶尖上安装工件。较长的工件,如长轴、长丝杠等,或工序较多的工件,如车削之后 要铣削或磨削等,一般都用两顶针安装,如图3-25 和图3-26 所示为内、外梅花顶尖装夹形 式,内梅花顶尖装夹尺寸如图3-25 所示。因为用两顶针装夹方便,不需校正,安装精度高。 中心孔由圆柱孔和圆锥孔两部分组成。圆柱孔用来储存润滑油,以减少顶针磨损。圆锥孔一 般是60。用来担负压力及定心。中心孔有不带护锥的(A 型,这样可以防止端面碰伤而影响中心精度。中心的大小一般都有规定,可以从表3-2 中查出,中心的主要尺寸是小孔直径d,平时称中心钻大小就 是这个小孔直径d,d 的大小根据原料直径大小来决定。 4)钻中心孔的方法。中心是用中心钻钻出来的,中心钻形状如图 3-27 所示。中心钻的尺寸 和形状是按表3-2 尺寸来定的。常用的中心钻是用高速钢材料制成的。 轴上两端的中心应在一条中心线上,这对车后要经磨床加工,或精度要求较高的轴来说更为 重要,否则加工出来的轴,它的几何形状是不正确的。此外,中心孔必须光洁无毛刺。中心 可在车床上或在钻床上加工。3.顶针 顶针有前顶针和后顶针两种,两种顶针的尺寸形状相同,所不同的是前顶针不淬火,后顶针 淬火,因为前顶针与工件一起旋转,不发生摩擦,后顶针与工件发生摩擦,所以要淬火。前 顶针插在一个专用锥套上,再将锥套插入主轴锥孔内。 有时为了准确和方便起见,在三爪卡盘上装夹一段用钢料,车一只60。尖端来代替前顶针。 后顶针有普通顶针和活顶针两种,用普通顶针安装工件使其牢固,但磨损较大,所以目前采 用镶硬质合金的顶针。活顶针可以减少顶针跟工件摩擦,但刚性不好。 前后顶针的安装必须准确,安装之前,必须把锥柄和锥孔擦干净,这对前顶针来说,更为重 要,装上之后必须校正,不使它转动或摆动。要拆下前顶针,可用一根棒从主轴孔中把前顶 针顶出。拆后顶针时,可以摇动床尾手轮,使顶针套筒缩回,由丝杆前端顶出后顶针。 4.拨盘和鸡心夹头 前后顶针是不能直接带动工件转动的,它必须通过拨盘和鸡心夹头带动工件旋转。鸡心夹头 的形状如图3-28 所示,拨盘的后端有内螺纹与主轴配合。盘面有两种形状,一种是有U 槽的,另一种是带有拨杆的,前者用来装弯尾鸡心夹头,后者用来装直尾鸡心夹头。为了安全起见,目前也有安全拨盘,它可以防止鸡心夹头打在手上。卡盘、拨盘和鸡心夹头装夹的 工件如图3-29 所示。顶尖、拨盘和鸡心夹头装夹的工件如图3-30 所示。 鸡心夹头的安装:比较长的轴,可以用一端夹一端顶的方法。如果两端用两顶针安装,很不 稳固。有时工件长,直径又大,没有这样大的鸡心夹头,也只好用一夹一顶的方法。不过这 种方法只适用于粗车,不适用于多工序的精车。在两顶尖间安装工件时应注意: 1)应使前后顶针在一条直线上,否则车出来的不是圆柱体而是圆锥体。调整时,可以先把床 尾推向车头,使两顶尖接触,看看它们是否在一条直线上,并加以调整。然后装上工件,车 一刀后再量工件两端的直径,根据直径的差别来调整床尾横.向位置。如果工件右端直径大, 左端小,那么床尾应向操作者方向偏移,反之,向相反方向偏移。 偏移时,一般凭自己的感觉来确定。另外也可以用百分表来测量。测量时,以触头接触工件 右端,入托两端直径相差 0.1mm,那么床尾应偏移 0.1/2=0.05ram,这个数字可从百 分表中读出。2)床尾套筒不能伸出太长,一般是30~60ram,但不能妨碍车刀切削。 3)用死顶针,应在中心孔内加黄油。 4)两顶针不能顶得太紧,否则会烧坏死顶针。此外,在加工长轴时,由于发热会伸长,因此 中途必须经常松开后顶针,然后再顶上,否则工件会弯曲,并有向外飞出的危险,但也不能 顶得太松,否则会引起震动。

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