裝夾卡具對現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)加工的影響

摘 要：裝夾卡具對于現(xiàn)代機(jī)械加工來說是必不可缺的一部分，尤其是當(dāng)前高速切削等加工技術(shù)得到前所未有的發(fā)展，同時現(xiàn)代航空、汽車等高端行業(yè)對加工精度有了更高一步的要求，在這樣的背景下，裝夾卡具的作用就更為突出了，因此有必要對裝夾卡具進(jìn)行研究，使其更好的促進(jìn)機(jī)械工業(yè)加工行業(yè)的發(fā)展。本文介紹了幾種機(jī)械加工中傳統(tǒng)的卡具及各自的特點(diǎn)，并討論了適合現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)加工的裝夾卡具，以期給現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)加工行業(yè)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：裝夾卡具；現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)；機(jī)械加工

前言：隨著我國機(jī)械工業(yè)的飛速發(fā)展以及各行業(yè)對機(jī)械加工數(shù)量、質(zhì)量要求的不斷提高，使得當(dāng)前的機(jī)械加工向著高速度、高精度的方向發(fā)展，因此出現(xiàn)了高速切削等現(xiàn)代化的加工技術(shù)，這些現(xiàn)代的機(jī)械工業(yè)加工技術(shù)一般都離不開裝夾卡具的輔助，從某種程度上來說，裝夾卡具是否先進(jìn)、是否適用直接決定了被加工對象的精度和生產(chǎn)速度，因此必須根據(jù)不同的加工對象需求應(yīng)用適合的裝夾卡具。

1.傳統(tǒng)裝夾卡具概況

1.1.通用卡具

通用卡具是一種適用于幾乎全部機(jī)械加工工作的裝夾卡具，也可稱之為通用萬能卡具，可適應(yīng)加工對象和加工工序的變化，一般來說通用卡具都是采用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的，因此其尺寸和規(guī)格等都已經(jīng)形成系列，并經(jīng)常被安裝在機(jī)床上成為機(jī)床的一個標(biāo)準(zhǔn)配件，常見的有虎鉗、回轉(zhuǎn)工作臺、分度頭等等，雖然適用范圍較廣，但是對任何一種加工對象來說都不夠?qū)I(yè)，因此生產(chǎn)效率不高，僅適用于規(guī)模小、需求量小且精度要求不高的零件加工。

1.2.專用卡具

專用卡具是相對于通用卡具來說的，一般是為加工某特定對象而專門設(shè)計(jì)的裝夾卡具，因此在加工特定對象時具有精度較高、操作較為方便、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，在加工訂單較大的單一零部件時尤其適用，然而這種卡具具有專用的特點(diǎn)，當(dāng)改變加工對象后就同時需要更換卡具，因此設(shè)計(jì)成本和制作成本較高，不適用加工對象種類繁多的場合。

1.3.成組卡具

成組卡具由固定部分和可更換部分組成，可根據(jù)具體的加工對象來更換不同的零配件，從而形成新的裝夾卡具，這種卡具由于可更換零配件，并且零配件可以反復(fù)使用，故在加工對象不確定的場合也可從容應(yīng)對，適用范圍很廣，彌補(bǔ)專用卡具需要專門設(shè)計(jì)制造卡具而導(dǎo)致成本高的缺陷，同時又具有比通用卡具更好的生產(chǎn)效率。

2.適合現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)加工的裝夾卡具改進(jìn)趨勢

2.1.高速加工工具系統(tǒng)裝夾卡具的夾緊形式及改進(jìn)

高速加工工具系統(tǒng)的裝夾卡具一般有軸向和徑向兩個定位接觸面，分別采用法蘭端面和錐面形式與主軸進(jìn)行剛性連接，在高速加工工具系統(tǒng)中常見的夾緊形式一般有三種，分別是短滑塊斜楔式夾緊形式，采用短滑塊進(jìn)行夾緊力的傳遞和放大；球面斜楔式夾緊形式，采用圓球進(jìn)行夾緊力的傳遞和放大；懸掛式夾爪斜楔夾緊形式，采用懸掛式夾爪進(jìn)行夾緊力的傳遞和放大。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，采用短滑塊進(jìn)行夾緊力的傳遞和放大效果最差，這是由于短滑塊除了與被加工對象之間存在摩擦力外，還與卡具本身存在摩擦力，且是屬于滑動摩擦，摩擦系數(shù)較大，導(dǎo)致力在傳遞過程中損失較大；而采用圓球進(jìn)行夾緊力的傳遞和放大效果比采用短滑塊要好，因?yàn)榍蛎媾c物體的接觸面小，因此摩擦系數(shù)??；而采用懸掛式夾爪進(jìn)行夾緊力的傳遞和放大效果最好，這是因?yàn)槟Σ撩鎯H存在于夾爪與被加工對象之間，因此摩擦力小，力可以得到有效傳遞。在實(shí)際工作中，盡量采取懸掛式夾爪斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，如果條件不允許，則可以通過降低短滑塊斜面角度以及降低短滑塊表面摩擦系數(shù)的方式來提高傳遞夾緊力的效果，實(shí)驗(yàn)證明斜面角度為10°-15°之間為最佳。

2.2. HSK系統(tǒng)夾緊機(jī)構(gòu)

HSK（德文Hohl Shaft Kegel縮寫）刀具系統(tǒng)是高速加工中較為先進(jìn)的系統(tǒng)，具有較高的精度、較高的強(qiáng)度以及較好的動平衡性等優(yōu)點(diǎn)。HSK刀柄由錐面（徑向）和法蘭端面（軸向）雙面定位，實(shí)現(xiàn)與主軸的剛性連接。當(dāng)?shù)侗跈C(jī)床主軸上安裝時，空心短錐柄與主軸錐孔能完全接觸，能起到較好定心作用。在刀柄安裝后法蘭端面與主軸端面之間尚存一定的間隙，因此要將拉桿移動以確保彈性夾爪內(nèi)的空心短錐柄產(chǎn)生彈性形變，從而與刀柄外側(cè)更好的接觸，此時軸向的法蘭端面與主軸端面實(shí)現(xiàn)良好的接觸，達(dá)到緊固的目的。由于HSK系統(tǒng)的定位方式采用徑向與軸向雙向的定位方式，并且采用空心錐體刀柄，一方面刀柄錐體發(fā)生的彈性形變可以補(bǔ)償夾緊誤差，另一方面也使得在實(shí)際工作中可以做到刀具的快速更換，大大提高了工作效率，因此HSK系統(tǒng)在高速加工中得到越來越普遍的應(yīng)用。

2.3. NC5系統(tǒng)夾緊機(jī)構(gòu)

NC5系統(tǒng)也是一種在高速加工中常用到的裝夾卡具，其刀柄結(jié)構(gòu)沒有采用與HSK相同的空心結(jié)構(gòu)，而是在刀柄錐面處增加一個錐套，通過錐套的來回移動來確保錐面與端面同時充分接觸，由于中間錐套具有超強(qiáng)的誤差補(bǔ)償能力使得NC5刀具和其他結(jié)構(gòu)的制造精度不必太大，因此降低了系統(tǒng)的制作成本，并且NC5刀柄強(qiáng)度較高，可以根據(jù)切削的要求增加增壓夾緊機(jī)構(gòu)，以達(dá)到重切削的目的。NC5系統(tǒng)由于在主軸錐孔與刀柄之間的接觸面增加了一個，因此導(dǎo)致刀柄的定位精度有所下降，因此下一步的工作可以進(jìn)一步提高刀柄的定位精度，以使NC5刀具系統(tǒng)在現(xiàn)代機(jī)械加工中發(fā)揮更大的作用。

3.結(jié)束語

綜上所述，在現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)加工中裝夾卡具是不可或缺的一部分，其可以準(zhǔn)確定位加工對象的位置，并通過夾緊機(jī)構(gòu)將加工對象充分固定，以便于高速切削等工作的順利進(jìn)行。當(dāng)前常用的傳統(tǒng)裝夾卡具有通用型、專用型以及組合型等，在實(shí)際工作中，要根據(jù)不同的需要來選擇適當(dāng)?shù)难b夾卡具，并不斷改進(jìn)裝夾卡具的夾緊形式，使之能夠更好地將夾具的夾緊力傳遞給刀具，使刀具更加穩(wěn)固，以確保精加工和快速加工的需要。

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