应用机床夹具,有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量;有利于提高劳动生产率和降低成本(běn);有利(lì)于改善工人劳动条(tiáo)件,保证安全生(shēng)产;有利于扩大机床工艺范围,实(shí)现“一(yī)机多用”。
1.机床夹(jiá)具的类(lèi)型(xíng)
夹具是(shì)一种装夹工件的工艺(yì)装备,它广泛地应用于机械制造过(guò)程的切削加工、热处理、装(zhuāng)配、焊接和检测(cè)等工艺过程中。
在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中,机床夹具是一种不可(kě)缺少的工艺装备,它直接影响着工件(jiàn)加工的精度、劳动生产率和产品的(de)制造成本等。
机床夹具的种(zhǒng)类繁多,可以从不同(tóng)的角度对机床夹具(jù)进行(háng)分类。常用的分类方法有以下几种。
(1)按夹具的使用特点分类
根据夹具(jù)在不同生(shēng)产类型中的通用特性,机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹(jiá)具和拼装夹具五大类。
①通用夹具已经标准化的可加(jiā)工(gōng)一定范围(wéi)内不同工件(jiàn)的夹具,称为通用(yòng)夹具,其结构、尺寸(cùn)已规格化(huà),而且具有一(yī)定(dìng)通用性,如三爪(zhǎo)自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪单动(dòng)卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架(jià)和(hé)磁力工作(zuò)台等。这类夹具适应性(xìng)强,可用于装夹一定形(xíng)状和尺寸范围内的各种工件。这些夹具已作为机床附件(jiàn)由专门工厂制(zhì)造供应,只(zhī)需选购即可。其缺点是夹(jiá)具的精度不高,生产率也较低,且较难装夹形状(zhuàng)复杂的工件,故一般适用于单件小批(pī)量(liàng)生(shēng)产中。
②专用夹具专为某一工件的某道工序(xù)设计制造的夹具,称为专(zhuān)用夹具。在产品相对稳定、批量较大的生产中,采用各(gè)种专用夹具,可获得较高的生产率和加(jiā)工精度(dù)。专用夹具(jù)的设计周期较长、投资较大。
专用夹具一般在(zài)批量生产中(zhōng)使用。除大批大量生(shēng)产之外,中小批量生产中(zhōng)也需要采用一些专用夹具(jù),但在结构设计时要进行具体的技术经济分析。
③可调夹具某些元件可调整或更(gèng)换,以适应多种工件加工的夹具,称为可调夹具(jù)。可调夹具是针对通用夹具和(hé)专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型(xíng)和尺寸的工件,只(zhī)需调整或更换原来(lái)夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。它一般又可(kě)分为通用可调夹具和成组夹具两种。前者的通用(yòng)范围比通用夹具更大;后者则是一种专用(yòng)可调(diào)夹具(jù),它按成组原理设计并(bìng)能加工一族相似的工件,故(gù)在多品(pǐn)种,中、小批量生产中使用有较好的经济效果。
④组合夹具采用标准的组(zǔ)合元件、部件,专为某一工件(jiàn)的某道工序组装的夹具,称为组合夹具。组(zǔ)合(hé)夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件(jiàn)具有较高精度和耐磨性,可(kě)组(zǔ)装成各种夹(jiá)具。夹具用毕可(kě)拆卸,清洗后留待组装新的夹具。由于(yú)使用组合夹具可缩短生产准备周期,元件能重复多次使用,并具有减少专用夹具数量(liàng)等优点,因此组合夹具在单件,中、小批量多品种生产和数(shù)控加工中,是一种较经济的夹具(jù)。
⑤拼装夹具用专门的标准化、系列化的拼装零部件拼装而成的(de)夹具,称为拼装夹具。它具有组合(hé)夹具的优(yōu)点,但比组合夹具精(jīng)度高、效能高、结构紧(jǐn)凑。它的基础(chǔ)板和夹紧部件中常带有(yǒu)小型液压缸。此类夹具更适合在(zài)数控机床上使用。
(2)按使用机床分类
夹具按使用机床不同,可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床(chuáng)夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。
(3)按夹紧的动力源分类
夹具按夹紧的动力源(yuán)可分(fèn)为手动夹具(jù)、气(qì)动夹具、液压夹具、气液(yè)增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。
2.数控加工夹具的特点
作为机床夹具,首先要满足机械加工时对工件的装夹要求。同时,数控加工(gōng)的(de)夹具还有它本身的特点。这些特点是:
(1)数控加(jiā)工适用于多品种、中小批量生产,为能装夹不同尺寸、不同形状的多品种工件(jiàn),数控加工的夹具应具有柔性(xìng),经过适当调整即可(kě)夹持多种形状(zhuàng)和尺寸的工件。
(2)传统的专用夹具具有定位、夹紧、导向和对刀四种功能,而数控(kòng)机床上一般都配备(bèi)有接触试测头、刀具预调仪及对刀部件等(děng)设备,可以由(yóu)机(jī)床解决对刀(dāo)问题。数(shù)控机床(chuáng)上(shàng)由程序控(kòng)制的准确的定位精度,可实现夹具中的刀(dāo)具(jù)导向(xiàng)功(gōng)能。因此数控加工中的夹具一般不需要导(dǎo)向和对刀功能,只要求具有定位和(hé)夹紧功能,就能满足使用要求(qiú),这样可简化夹具的(de)结构。
(3)为适应数控加工的(de)高效率,数控加工夹具应尽(jìn)可能使用气动、液压、电动(dòng)等自动夹紧装置快速夹紧,以缩短辅助时间(jiān)。
(4)夹具本身应(yīng)有足够的刚度,以适应大切削用量切削。数控加工具有工序集中的特点,在工件的一次装夹中既要进行切削力很大的粗加工,又要进行(háng)达到工件最终精(jīng)度要求的精加工,因此夹具(jù)的刚度和夹紧力都要满足大切削力的要求。
(5)为适应数控多方面加工,要避(bì)免夹具结构包(bāo)括夹具上(shàng)的组件对(duì)刀具运(yùn)动轨迹的干涉,夹具结构不要妨碍刀具对工(gōng)件(jiàn)各部位的多面加工。
(6)夹具的定位要可靠(kào),定位元件应具有较高的定位精度,定位部位应便于清屑,无切屑积留。如工(gōng)件的定位(wèi)面偏(piān)小,可考虑(lǜ)增设工艺凸台或辅助基准。
(7)对刚度小(xiǎo)的工件,应保证最小的夹紧(jǐn)变形,如使夹紧(jǐn)点靠近支承点,避免把夹紧力作(zuò)用在工(gōng)件的中空区(qū)域等。当粗加工和精加工同在一(yī)个工序内完成时,如果上述措施不能把工件变形控制在加工精度要求的范围内,应在精加(jiā)工前使程序暂停,让(ràng)操作者在粗加工后(hòu)精加工前变换夹(jiá)紧力(适当减小),以减小夹紧变(biàn)形对加工精度的影响。