CNC车床之夹头应用

HEATS

前言：

　　任何工件加工都需要夹具来固定工件，以CNC车床来说，夹头是最常用的夹具，其形式及种类繁多，以下就厂内常用的夹头做叙述及特殊案例简单介绍，供营业或服务端参考用。

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　　夹持力的概述：

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　　夹头大多是使用流体的力量来产生夹持立，厂内有油压以及气压，这两种是最方便的自动化夹持方式。在油气压的应用上，必须先了解以下几个名词与其物理意义，才能懂得怎么应用。

　　a.力：F 单位是牛顿(N)，或是公斤力kgf。

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　　b.面积: A 单位是m²(平方公尺) ，或 cm²(平方公分)。

　　c.压力: P 单位面积的作用力，在物理学上，可以使用bar为单位，

　　bar的定义是: 1 bar=10,000 N/m² = 10 N/cm²。

# ` P; T9 B7 C' Z" ?6 N

　　

　　所以，最基本的压力计算公式就是P= F/A。由于在厂内习惯采用kgf为力量单位，因此特别将有关的单位换算说明如下：

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　　1 kgf= 9.8 N

　　1 bar= 10N/cm² = 10/9.8 kgf/cm² = 1.03 kgf/cm²

　　为了计算上方便，通常只采用 1 bar = 1 kgf/cm²。

　　油压夹头就是靠著油压缸带动推拉杆而产生夹持力(如图1)，随著夹头的大小不同、有无顶心，其所夹持的重量也有差异。以下表格是以亿川为例的夹持重量限制。须注意的是，夹持力会随著转速增加而递减。

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　　图1

　　无顶心的状态下：

　　

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规格	5 `( L) F G" u1 M+ G# K/ b N-205 , ?6 q6 ~7 s/ S) j1 h8 F2 E& a2 d7 {	N-206 　　 9 U7 j! i1 C7 {) u NB-206 T g# {# \" v0 g	+ J& G, }( S- R8 L N-208 . ]* R$ K+ B/ u; R& W9 ^ h	. q5 A. b% T7 T( |5 H N-210 　　 NB-210 1 d' r+ b z# b8 q A) N	/ b+ {' l- o$ |7 D; u/ S0 B N-212 * `- B2 S/ w' T( k	- \" {% F4 N: y# J N-215 - l) b, W6 D) x( _* _2 V	% l' Y t' l3 O; k1 Z N-218 / U1 q$ g5 | ?* k8 p
7 X/ g0 F C: C# j, [4 T 最大夹持重量(kg)	0 W# T% d) n! t: Q 6 * J! h$ ~. B' d4 i' F: J, ]4 w	15 % V2 }; U+ x3 b% _) f	1 x' I. J u# l) ~ B% s8 T" E! b& j 24 ( Y9 h# R) \$ \4 ?: Z$ q1 c5 Y	39	1 j; G9 p2 `2 A- U5 o T( d 66	120 ! I: O+ a2 L1 a4 L) V8 a" b1 T& p	166

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　　有顶心状态下：

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) N4 Q$ R9 U% c0 A8 s3 U 规格	( l$ g; S1 H4 U# w) n N-205 : n' h2 e: @5 m- H	( l/ R- ^0 V4 Y N-206 　　 NB-206 6 n8 M1 N- O* R" Z" f8 x; h	N-208 ) E. N! q; V$ p) m' g	) k7 p0 Q( ^$ p& U; x N-210 　　 ) ? L% A1 ~0 M NB-210 n. p0 G' c! W1 }) G! O	N-212 " B. Y9 U/ O3 @% _	1 h$ v; P4 |4 W" f; | N-215	N-218
最大夹持重量(kg)	300	600	900	* z& ~& R1 c* @. V% u 1200 & `% U6 ?# b( E) @3 k6 p	1500 $ z! r, O! F! s6 z	2000 1 N0 X1 [7 E, p# i E	2000 ) m) o8 F4 `3 z. V

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　　气压夹头顾名思义是以气压为动力，并利用气压分道环充气直接推动夹爪，并藉由夹头本体止逆系统保持其夹持力(如图2)，其夹持力亦会随著转速增加而递减。以SMW为例子，各夹头于6bar气压源下的挟持力与转速之曲线图(如图3)。

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　分道环

　　

　　图2

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　　图3

　　夹头应用：

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　　早期高速车床是以手动夹头为主，随著科技进步演变至今CNC车床大多使用油压或气压夹头，而手动夹头多为辅助夹持用。且随著加工工件不同，夹头的应用也不同，一般油压中空夹头受到推拉杆的限制，其工件直径得屈就推拉杆的通孔大小，以VT-36为例，推拉杆通孔f91，其加工工件直径就必须小于f91，若使用气压夹头则工件直径受限于夹头本身通孔，通孔愈大公件直径也可随之增大，因气压夹头夹持力较油压小，若要避免工件表面夹伤也可选用气压夹头，依加工需求而定。但因为气压夹头单价较高，且油压夹头泛用性广，通常CNC车床还是以油压夹头为主要夹持另件。

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　　a. 手动夹头：

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　　大多使用于高速车床，模治具零件加工为主，或用于主轴B端辅助夹持。

　　分前锁式及后锁式；夹爪分2爪、3爪、4爪…等，右分同动及单动式，一加工需求而定，常用3爪或4爪夹头，3爪可加工同心圆之工件，4爪则可加工偏心圆工件。

　　 

　　b. 气压夹头：

　　因上银为制造球螺杆，其工件长且不使工件表面损伤，主轴前后采用SMW的气压夹头。此台为VTII-26/110YCV。安装须注意分道环相对位置，不使充气过程产生漏气现象。

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　　另外油压夹头有诸多种类，普遍有中空及实心夹头，同样有分夹爪数，亦须配合工件或者加工方式或者成本考量选择使用，以下提供特殊油压夹头范例参考。

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　　a. 分度夹头：

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　　回转式分度油压夹头主要功能为车削多面特殊工件(例如：十字轴、电磁阀等)，藉由分度夹头控制工件之车削面，可省略须备多种特殊夹爪及缩小上下料时间。(此种夹头需搭配特殊油压缸、油箱。)

　   　

　　    【分度夹头】                                                               【筒夹头】

　　b. 筒夹头：

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　　多用于加工心轴类零件，一般会配合自动送料机以及工补系统，以24HR全自动生产为主，产能高且可减少人工成本。其搭配之筒夹常分为圆形、正四方形、六角形等。

【MechNet】

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