数控加工中的工件夹紧与定位技术实践指南

数控机床工件夹紧方式及注意事项数控机床是一种高度自动化的机床设备，它能够根据预定的程序进行加工和加工控制。

在数控机床的工作过程中，工件的夹紧是非常重要的一环。

合理的工件夹紧方式可以保证加工质量、提高工作效率，并确保工人的安全。

本文将介绍数控机床工件夹紧方式及注意事项。

工件夹紧方式主要有机械夹紧和液压夹紧两种方式。

一、机械夹紧机械夹紧是通过机械装置将工件固定在工作台上，常见的机械夹紧方式有平口盘、手动卡盘、自动换刀装置等。

1. 平口盘：平口盘是一种常用的机械夹紧设备，它通过紧固螺丝将工件夹紧在工作台上。

使用平口盘夹紧工件时，需要注意螺丝的紧固力度，太紧会影响工件的精度，太松则容易造成工件的脱离。

2. 手动卡盘：手动卡盘是一种手动操作的夹紧装置，它通过手动旋转螺母来夹紧工件。

使用手动卡盘夹紧工件时，需要确保螺母旋紧到位，避免工件的移动。

3. 自动换刀装置：自动换刀装置可以自动完成刀具的更换，提高工作效率。

在使用自动换刀装置时，需要确保刀具的夹持力度适当，以免刀具在切削过程中脱离。

二、液压夹紧液压夹紧是通过液压装置将工件夹紧在工作台上，常见的液压夹紧方式有液压卡盘、油缸夹紧等。

1. 液压卡盘：液压卡盘是一种使用液压力将工件夹紧的装置。

使用液压卡盘夹紧工件时，需要确保液压力适中，既要保证工件的夹紧力度，又要避免对工件造成损坏。

2. 油缸夹紧：油缸夹紧是一种通过液压缸施加压力将工件夹紧的夹紧方式。

在使用油缸夹紧时，需要注意液压缸的位置和压力，确保工件夹紧牢固。

在使用数控机床进行工件夹紧时，需要注意以下几点：1. 选择适当的夹具：根据工件的形状和尺寸选择适当的夹具，夹具应能够夹紧工件并保持工件的稳定。

2. 确保夹紧力度：在夹紧工件时，需要确保夹紧力度适当，太紧会导致变形和应力集中，太松则容易造成工件的脱离。

3. 定期检查夹具：定期检查夹具的磨损情况，及时更换磨损严重的夹具，以确保工件的夹持力度。

4. 提高工件夹紧方式的刚性：夹具和工作台的刚性对工件夹紧效果有重要影响，提高刚性能够减少工件的变形和振动。

3、按驱动夹具工作的动力源分类可分为:手动夹具、液压夹具、气动夹具、电动夹具等;机床夹具的组成夹具的组成定位元件图定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置;2夹紧装置图夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢,保证工件在加工过程中受到外力切削力等作用时不离开已经占据的正确位置;3 对刀或导向装置对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置;4 连接元件连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件;5 夹具体夹具体是机床夹具的基础件,6 其它装置或元件它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件;若需加工按一定规律分布的多个表面时,常设置分度装置；为了能方便、准确地定位,常设置预定位装置；对于大型夹具,常设置吊装元件等;机床夹具的作用1、保证加工精度,稳定加工质量;2、扩大机床的功能3、提高劳动生产率;4、降低生产成本;5、改善劳动条件,降低对工人的技术要求;1、工件常用的定位方法：1 直接找正法概念：用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法称直接找正法;特点：生产率低,精度取决于工人的技术水平和测量工具的精度2 划线找正法概念：先用划针画出要加工表面的位置,再按划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧;特点：费时,又需要技术高的划线工3在夹具上定位使用概念：使用通用或专用夹具,使工件在机床夹具中迅速有一确定的定位,不需要找正就能保证工件与机床、刀具间的正确位置;特点：生产效率高,定位精度好,应用与成批以及单件小批量生产中;2、工件定位的基本原理1六点定位原理工件的六个自由度长方体形工件的定位①、概念：用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则,称为六点定位原理;②、“六点定位原理”应注意：1 定位支承点限制工件自由度的作用,应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触;2 一个定位支承点仅限制一个自由度,一个工件仅有六个自由度,所设置的定位支承点数目,原则上不应超过六个;3 分析定位支承点的定位作用时,不考虑力的影响2六点定位原理的应用工件定位中的几种情况1完全定位概念：工件的六个自由度全部被限制的定位;2 不完全定位概念：根据工件的加工要求,并不需要限制工件的全部自由度的定位;3 欠定位概念：根据工件的加工要求,应该限制的自由度没有完全被限制的定位4 过定位概念：夹具上的两个或两个以上的定位元件,重复限制工件的同一个或几个自由度的现象3、工件的定位方法及其定位元件生产实践中常用的定位方法及定位元件:1工件一平面定位(1)支承钉①、球头支承钉图 B型②、齿纹头支承钉图 C型③、平头支承钉图A型④、可调支承⑤、自位支承1—销轴2—V形块3—可调支承用可调支承加工相似件的图2 支承板2工件以圆柱孔定位定位方式的基本特点是：定位孔与定位元件之间处于配合状态,并要求确保孔中心线与夹具规定的轴线相重合;1 圆柱销2 圆柱心轴心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿轮加工;圆柱心轴定位装夹图花键心轴装夹图3 圆锥销圆锥销定位左粗基准定位右精基准定位圆锥销组合定位图4 小锥度心轴3．工件以外圆柱表面定位1 V形架V形架定位的最大优点是对中性好;V 形架可分为固定式和活动式;2 定位套一般适用于精基准定位,常与端面联合定位; 工件以外圆柱面定位,有时也可用半圆套或锥套作定位元件;1．夹紧装置的组成 如下图1 力源装置产生夹紧作用力的装置;所产生的力称为原始力2 中间传力机构介于力源和夹紧元件之间传递力的机构3 夹紧元件夹紧装置的最终执行件,与工件直接接触完成夹紧作用2．对夹具装置的要求 ： 1夹紧时应保持工件定位后所占据的正确位置; 2 夹紧力大小要适当;3 夹紧机构的自动化程度和复杂程度应和工件的生产规模相适应,并有良好的结构工艺性,尽可能采用标准化元件;4夹紧动作要迅速、可靠,且操作要方便、省力、安全;3、．夹紧力方向和作用点的选择1夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面;V 型块定位图夹紧装置组成示意图1—气缸2—连杆导入：由提问学生普车上所用夹具而导入;新课：1．三爪自定心卡盘优点：可自动定心,装夹方便,应用较广,缺点：夹紧力较小,不便于夹持外形不规则的工件2.四爪单动卡盘特点：四个爪都可单独移动,安装工件时需找正,夹紧力大,适用于装夹毛坯及截面形状不规则和不对称的较重、较大的工件;3、复杂、精密工件装夹1花盘铣床夹具铣床上的通用夹具：平口钳如下图铣床夹具中使用最普遍是机械夹紧机构,这类机构大多数利用机械摩擦的原理夹紧工件;斜楔夹紧机构是其中最基本的形式,螺旋、偏心等夹紧机构是斜楔夹紧机构的演变形式;1.斜楔夹紧机构特点：楔块夹紧行程小；结构简单,夹紧和松开需要敲击大、小端,操作不方便;增力比、行程大小和自锁条件是相互制约的2、螺旋夹紧机构工作特点：1 自锁性能好2 增力比大3 夹紧行程调节范围大4 夹紧动作慢、工件装卸费时适用范围；适用于手动夹紧,在机动夹紧机构中应用较少在实际生产中,螺旋——压板组合夹紧比单螺旋夹紧用得更为普遍;3、偏心夹紧机构特点:优点是操作方便,动作迅速,结构简单缺点是工作行程小,自锁性不如螺旋夹紧好,结构不耐振,适用于切削平稳且切削力不大的场合,常用于手动夹紧机构;小结由学生来总结：1、数控车床上一般工件常用的装夹方法;2、数控铣床上一般工件常用的夹紧机构和特点;作业P37 第5、6题。

数控车床工件的夹紧夹紧是工件装夹过程中的重要组成部分。

工件定位后必须通过一定的机构产生夹紧力，把工件压紧在定位元件上，使其保持准确的定位位置，不会由于切削力、工件重力、数控车床离心力或惯性力等的作用而产生位置变化和振动，以保证加工精度和安全操作。

这种产生夹紧力的机构称为夹紧装置。

(一)夹紧装置应具备的基本要求(1)夹紧过程可靠，不改变工件定位后所占据的正确位置。

(2)夹紧力的大小适当，既要保证工件在加工过程中其位置稳定不变、振动小，又要使工件不会产生过大的夹紧变形。

(3)操作简单方便、省力、安全。

(4)结构性好，夹紧装置的结数控车床厂构力求简单、紧凑，便于制造和维修。

(二)夹紧力方向和作用点的选择(1)夹紧力应朝向主要定位基准。

工件被镗孔与／4面有垂直度要求，因此加工时以A面为主要定位基面，夹紧力F，的方向应朝向／4面。

如果夹紧力改朝B面，由于工数控车床件侧面／4与底面B的夹角误差，夹紧时工件的定位位置被破坏，影响孔与／4面的垂直度要求。

(2)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，并靠近支承元件的几何中心。

夹紧力作用在支承面之外，导致工件的倾斜和移动，破坏工件的定位。

(3)夹紧力的方向应有利于减小夹紧力的大小。

钻削A孔时，夹紧力W与轴向切削力F、工件重力G的方向相同，加工过程所需的夹紧力为最小。

(4)夹紧力的方向和作用点应施加于工数控车床件刚性较好的方向和部位。

薄壁套筒工件的轴向刚性比径向附陛好，应沿轴向施加夹紧力；薄壁箱体夹紧时，应作用于刚数控车床厂性较好的凸边上；箱体没有凸边时，可以将单点夹紧改为三点夹紧。

(5)夹紧力作用点应尽量靠近工件加工表面。

为提高工件加工部位的刚性，防止或减少工件产生振动，应将夹紧力的作用点尽量靠近加工表面。

拨叉装夹时，主要夹紧力F：垂直作用于主要定位基面，在靠近加工面处设辅助支承，在施加适当的辅助夹紧力几，可提高工件的安装刚度。

(三)夹紧力大小的估算夹紧力的大小对工件安装的可靠性、工件和夹具数控车床的变形、夹紧机构的复杂程度等有很大关系。

精基准的选择
Ø 在实际生产中,经常使用的统1基准形式有： 1 轴类零件常使用两顶尖孔作统1基准； 2 箱体类零件常使用1面两孔 1个较大的平面和两个距离较
远的销孔 作统1基准； 3 盘套类零件常使用止口面 1端面和1短圆孔 作统1基准； 4 套类零件用1长孔和1止推面作统1基准
Ø 采用统1基准原则好处： 1 有利于保证各加工表面之间的位置精度； 2 可以简化夹具设计,减少工件搬动和翻转次数
a）
b）
c）
图5-2 粗基准选择比较
粗基准的选择
工序1
工序1
工序2
工序2
图5-3 床身粗基准选择比较
重要表面原则
为保证重要表面的加工余量均匀,应选择重要加 工面为粗基准
精基准的选择原则
应保证加工精度和工件安装方便可靠
基准重合原则 基准统1原则 自为基准原则
选用设计基准作为定位基准,避免因基 准不重合带来的误差
课堂讨论
数控车床的装夹找正
Ø 打表找正 通过调整卡爪,使得工件坐标系 的Z轴与数控车床的主轴回转中心轴线重合
Ø 单件的偏心工件 Ø 使用3爪自动定心卡盘装夹较长的工件 Ø 3爪自动定心卡盘的精度不高
7、数控铣床的装夹
通用夹具的选用
平口钳分固定侧与活动侧,固定侧与底面 作为定位面,活动侧用于夹紧
选择平整、光洁、面积大、无飞边毛刺和浇 冒口的表面以便定位准确、夹紧可靠
作为粗基准的表面粗糙且不规则,多次使用 无法保证各加工表面的位置精度
粗基准的选择
◆保证相互位置要求原则——如果首先要求保证工件上加 工面与不加工面的相互位置要求,则应以不加工面作为粗基 准 ◆余量均匀分配原则——如果首先要求保证工件某重要表 面加工余量均匀时,应选择该表面的毛坯面作为粗基准