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第三章工件在车床上的装夹 安徽省徽州学校机电专业组 学习目的 了解什么是夹具和夹具的定位 了解车床上常用的夹具以及掌握使用卡盘顶尖 心轴 花盘角铁等夹具装夹工件的方法以及适用范围 能够根据加工要求和工件形状 使用不同的夹具来进行装夹 并且能熟练地拆装卡盘和钻中心孔 理解车削工件在不同的工艺要求下都有其不同的装夹方法 从而认识到对待问题要根据其特定要求去分析 以寻求最佳的解决方案 使学生体会老师的教只能帮助他们解决一时的问题 只有不断学习才能不断进步 夹具和夹具的定位机床夹具是指在机床上用来固定工件的装置 夹具有通用夹具和专用夹具之分 我们普通车床上经常用的是通用夹具 专用夹具是用来装夹某一类工件的夹具 定位是指工件在夹具处于正确的加工位置 判断定位是否正确的标准是工件的中心必须与主轴中心同在一条线上 即工件轴线须与卡盘轴线同轴 1 用三爪自定心卡盘安装工件三爪自定心卡盘的结构如下图所示 1 当用卡盘扳手转动小锥齿轮时 大锥齿轮也随之转动 在大锥齿轮背面平面螺纹的作用下 使三个爪同时向心移动或退出 以夹紧或松开工件 它的特点是对中性好 自动定心精度可达到0 05 0 15 可以装夹直径较小的工件 如图b所示 当装夹直径较大的外圆工件时可用三个反爪进行 如图c所示 但三爪自定心卡盘由于夹紧力不大 所以一般只适宜于重量较轻的工件 当重量较重的工件进行装夹时 宜用四爪单动卡盘或其它专用夹具 2 用一夹一顶安装工件对于一般较短的回转体类工件 较适用于用三爪自定心卡盘装夹 但对于较长的回转体类工件 用此方法则刚性较差 所以 对一般较长的工件 尤其是较重要的工件 不能直接用三爪自定心卡盘装夹 而要用一端夹住 另一端用后顶尖顶住的装夹方法 这种装夹方法能承受较大的轴向切削力 且刚性大大提高 同时可提高切削用量 车削工件的安装 3 用四爪卡盘安装工件四爪卡盘的外形如图a 它的四个爪通过4个螺杆独立移动 它的特点是能装夹形状比较复杂的非回转体如方形 长方形等 而且夹紧力大 由于其装夹后不能自动定心 所以装夹效率较低 装夹时必须用划线盘或百分表找正 使工件回转中心与车床主轴中心对齐 如图b为用百分表找正外圆的示意图 4 用顶尖安装工件对同轴度要求比较高且需要调头加工的轴类工件 常用双顶尖装夹工件 如图所示 其前顶尖为普通顶尖 装在主轴孔内 并随主轴一起转动 后顶尖为活顶尖装在尾架套筒内 工件利用中心孔被顶在前后顶尖之间 并通过拨盘和卡箍随主轴一起转动 用顶尖安装工件应注意 1 卡箍上的支承螺钉不能支承得太紧 以防工件变形 2 由于靠卡箍传递扭矩 所以车削工件的切削用量要小 3 钻两端中心孔时 要先用车刀把端面车平 再用中心钻钻中心孔 4 安装拨盘和工件时 首先要擦净拨盘的内螺纹和主轴端的外螺纹 把拨盘拧在主轴上 再把轴的一端装在卡箍上 最后在双顶尖中间安装工件 5 用心轴安装工件当以内孔为定位基准 并能保证外圆轴线和内孔轴线的同轴度要求 此时用心轴定位 工件以圆柱孔定位常用圆柱心轴和小锥度心轴 对于带有锥孔 螺纹孔 花键孔的工件定位 常用相应的锥体心轴 螺纹心轴和花键心轴 圆柱心轴是以外圆柱面定心 端面压紧来装夹工件的 如图1所示 心轴与工件孔一般用h7 h6 h7 g6的间隙配合 所以工件能很方便地套在心轴上 但由于配合间隙较大 一般只能保证同轴度0 02 左右 为了消除间隙 提高心轴定位精度 心轴可以做成锥体 但锥体的锥度很小 否则工件在心轴上会产生歪斜 见图1a 常用的锥度为c 1 1000 1 5000 定位时 工件楔紧在心轴上 楔紧后孔会产生弹性变形 图2b 从而使工件不致倾斜 小锥度心轴的优点是靠楔紧产生的磨擦力带动工件 不需要其它夹紧装置 定心精度高 可达0 005 0 01 缺点是工件的轴向无法定位 当工件直径不太大时 可采用锥度心轴 锥度1 1000 1 2000 工件套入压紧 靠摩擦力与心轴固紧 锥度心轴对中准确 加工精度高 装卸方便 但不能承受过大的力矩 当工件直径较大时 则应采用带有压紧螺母的圆柱形心轴 它的夹紧力较大 但对中精度较锥度心轴的低 图1在圆柱心轴上定位 图2圆锥心轴安装工件的接触情况 6 中心架和跟刀架的使用当工件长度跟直径之比大于25倍 l d 25 时 由于工件本身的刚性变差 在车削时 工件受切削力 自重和旋转时离心力的作用 会产生弯曲 振动 严重影响其圆柱度和表面粗糙度 同时 在切削过程中 工件受热伸长产生弯曲变形 车削很难进行 严重时会使工件在顶尖间卡住 此时需要用中心架或跟刀架来支承工件 1 用中心架支承车细长轴一般在车削细长轴时 用中心架来增加工件的刚性 当工件可以进行分段切削时 中心架支承在工件中间 如图1所示 在工件装上中心架之前 必须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽 其表面粗糙及圆柱误差要小 并在支承爪与工件接触处经常加润滑油 为提高工件精度 车削前应将工件轴线调整到与机床主轴回转中心同轴 当车削支承中心架的沟槽比较困难或一些中段不需加工的细长轴时 可用过渡套筒 使支承爪与过渡套筒的外表面接触 过渡套筒的两端各装有四个螺钉 用这些螺钉夹住毛坯表面 并调整套筒外圆的轴线与主轴旋转轴线相重合 2 用跟刀架支承车细长轴对不适宜调头车削的细长轴 不能用中心架支承 而要用跟刀架支承进行车削 以增加工件的刚性 如图所示2所示 跟刀架固定在床鞍上 一般有两个支承爪 它可以跟随车刀移动 抵消径向切削力 提高车削细长轴的形状精度和减小表面粗糙度 如图2a所示为两爪跟刀架 因为车刀给工件的切削抗力f r 使工件贴在跟刀架的两个支承爪上 但由于工件本身的向下重力 以及偶然的弯曲 车削时会瞬时离开支承爪 接触支承爪时产生振动 所以比较理想的中心架需要用三爪中心架 如图2b所示 此时 由三爪和车刀抵住工件 使之上下 左右都不能移动 车削时稳定 不易产生振动 图1用中心架支承车削细长轴1 三爪卡盘2 工件3 跟刀架4 顶尖 图2跟刀架支撑长轴 7 用花盘 穹板及压板 螺栓安装工件形状不规则的工件 无法使用三爪或四爪卡盘装夹的工件 可用花盘装夹 花盘是安装在车床主轴上的一个大圆盘 盘面上的许多长槽用以穿放螺栓 工件可用螺栓直接安装在花盘上 如图1所示 也可以把辅助支承角铁 弯板 用螺钉牢固夹持在花盘上 工件则安装在弯板上 图2所示为加工一轴承座端面和内孔时 在花盘上装夹的情况 为了防止转动时因重心偏向一边而产生振动 在工件的