车床夹具 | 机械加工特色操作及实用案例41

（一）车床夹具的主要类型

车床主要用于加工零件的内外圆柱面、圆锥面、回转成形面、螺纹面及端平面等。上述各种表面都是围绕机床主轴的旋转轴线而形成的，根据这一加工特点和夹具在机床上安装的位置，可将车床夹具分为两种类型。

1. 安装在车床主轴上的夹具

这类夹具中，除了各种卡盘、花盘、顶尖等通用夹具或机床附件外，往往根据加工的需要设计各种心轴或其他专用夹具，加工时夹具随机床主轴一起旋转，切削刀具作送进运动。

2. 安装在托板或床身上的夹具

对于某些形状不规则和尺寸较大的零件，常常把夹具安装在车床托板上，刀具则安装在车床主轴上作旋转运动，夹具作送进运动。

生产中需要设计且用得多的是安装在车床主轴上的各种心轴和专用夹具。

（二）车床专用夹具的典型结构

生产中常遇到在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等类零件上的圆柱表面及端面的情况，有时还需要在一次安装中用分度法车削相距较近的几个孔或偏心孔。这些零件的形状往往比较复杂，直接采用通用卡盘安装零件比较困难，有时甚至不可能。当生产批量较大时，使用花盘或其他机床附件装夹零件，生产率不能满足生产纲领的要求，在这些情况下，就需要设计专用夹具。

（三）车床夹具设计要点

1. 定位装置的设计特点

在车床上加工回转表面时，要求零件加工面的轴线与车床主轴的旋转轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置，必须保证这一点。因此，如图2-12所示偏心夹具中，对于零件，要求夹具定位元件工作表面的对称中心线与夹具的回转轴线重合。

图2-12  偏心夹具

2. 夹紧装置的设计要求

由于车削时零件和夹具一起随主轴作旋转运动，故在加工过程中，零件受切削转矩的作用，整个夹具受到离心力的作用，转速越高离心力越大，会降低夹紧机构产生的夹紧力。此外，零件定位基准的位置相对于切削力和重力的方向来说是变化的。因此，夹紧机构所产生的夹紧力必须足够，自锁性能要好，以防止零件在加工过程中脱离定位元件的工作表面。

3. 专用夹具与机床主轴的连接

车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的回转精度有决定性的影响。因此，要求夹具的回转轴线与车床主轴轴线有尽可能高的同轴度。

根据车床夹具径向尺寸的大小，其在机床主轴上的安装一般有两种方式。

（1）对于径向尺寸D>140mm.或D<2d的小型夹具，如图2-13所示，般通过锥柄安装在车床主轴维栖与机床主轴锥孔中，并用螺钉拉紧。这种连接方式定心精度较高。该连接方式一般应用于CA6140、CW6163等型号的卧式车床。

图2-13  专用夹具与主轴连接方式1

（2）对于径向尺寸较大的夹具，一般通过过渡盘与车床主轴轴颈连接。如图2-14所示，专用夹具以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上，然后用螺钉紧固。过渡盘与主轴配合的表面形状取决于主轴前段的结构。

图2-14  专用夹具与主轴连接方式2

对于车床主轴前段为圆锥体并有凸缘的结构，过渡盘以圆锥体定心，用活套在主轴上的螺钉来锁紧，转矩则由螺钉和自锁锥面的摩擦力传递，这样，夹具在机床主轴上的安装稳定而且定心精度高，但端面要求紧贴，在制造上较困难。根据笔者的经验，过渡盘圆锥表面制造时，用专用研具检验表面接触面积大小。一般专用研具与过渡盘内锥表面接触面积≥80%时即合格。

过渡盘常作为机床附件备用。因此设计车床夹具时，往往不用重新设计，而只需按过渡盘凸缘来确定专用夹具的止日尺寸。

随着现在加工技术的升级，数控车床的大量使用，在车床夹具中，第二种安装方式用得最广泛。因为数控车床受到工作原理限制，其主轴孔的结构一般为直筒型，不能采用第一种锥柄安装在主轴孔中的连接方式。

（四）对夹具总体结构的要求

车床夹具一般是在悬臂的状态下工作，为保证加工的稳定性，夹具的结构应力求紧凑、轻便，悬臂尺寸要短，使重心尽可能靠近主轴。

夹具的悬伸长度L与其外廓直径D之比可参照以下的数值选取。

对直径小于150mm的夹具，L/D≤1.25；对直径为150~300mm的夹具，L/D≤0.9；对直径大于300mm的夹具，L/D≤0.6。

由于加工时夹具随同主轴旋转，如果夹具的重心不在主轴旋转轴线上就会产生离心力，这样不仅加剧机床主轴和轴承的磨损，而且会产生振动，影响加工质量和刀具寿命且不安全。所以对于偏心式夹具，要有平衡要求。平衡的方法有两种：设置配重块或加工减重孔。如图2-12所示，就是采用设置配重块来达到平衡，减少离心力的应用实例。

在确定配重块的重量或减重孔所去掉的重量时，可用隔离法近似地予以估算。这种方法就是把零件及夹具上的各个元件，隔离成几个部分，互相平衡的各部分可略去不计，对不平衡的部分，则按力矩平衡原理确定平衡块或减重孔所去掉的重量。如图2-12偏心夹具所示，工件的夹紧中心位置位于主轴中心上方，通过配重铁和调整垫平衡夹具回转时产生的偏心力，达到平衡原理。

但是，由于车床的主轴刚性较好，允许一定程度的不平衡，因此在实际工作中，常用适配的方法进行夹具的平衡。为了达到较好的平衡性和提高工作效率。如图2-12所示夹具的平衡块由多个小型配重块组成，便于调整。

为保证安全，夹具上各种元件一般不允许突出夹具体圆形轮廓之外。此外，还应注意防止切屑缠绕和切削液的飞溅等问题，必要时可设置防护罩。