CNC车床之夹头应用

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前言： 6 }4 j( ?. S" V# w+ c% W7 A% \

　　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。

　　夹持力的概述：

2 m. {9 c/ \! H( x; u* D# m

　　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。

# N2 N/ ]8 o% _/ m. B# E

　　a.力：F 单位是牛顿(N)，或是公斤力kgf。

. n: H: |- o# B" t! ?8 @: Z

　　b.面积: A 单位是m²(平方公尺) ，或 cm²(平方公分)。

5 P7 J! i& h' b0 ]

　　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，

`' ^5 s, ~+ V q* A* L) p

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

# z2 X. g2 t' n

　　

( V. a( ]5 W0 j& X* ^8 J# w( z# ~

　　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：

　　1 kgf= 9.8 N

7 L$ n; |1 G7 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。

+ P4 |! ]( d, |0 Z/ m' Y

　　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。

9 L# l3 d2 t* Y2 g; f* P

　　 

　　图1

! s, Q) N. s7 p$ _9 K; L2 `$ {; z

　　无顶心的状态下：

　　

9 @ |. e3 G8 |9 e' n2 G" f2 ]. {% w8 I3 b/ j5 H& c% _- |, Y! J! d$ u7 J1 f- J2 ~' c& }- }7 d0 }; M5 X* f; H6 W4 J4 B& U$ y/ |. W2 T! r) ~% @9 f/ g- h2 S* J& ~" M1 i5 {5 T

规格 : P. U* |9 ]2 q3 u1 c6 @	N-205	N-206 　　 NB-206	N-208 6 q% G1 b( C2 ]4 X3 k+ R/ _7 F	% q% F3 b5 `3 } N-210 ' g- f9 i5 f( ]0 o 　　 / Z0 ~. x8 V) K" q# w NB-210	, [0 D0 ]/ o( t, f _9 X7 t7 t N-212	* j& F/ A( Y# n8 E7 A) @ N-215 - ^3 x! \/ |& ^ |3 C	N-218
3 d1 [+ b) x8 \5 G2 T6 D8 c 最大夹持重量(kg) # ]! F" N5 Y# O- _8 d1 A	{, V! E' Y6 ~0 w 6	15	24 . H. V$ F" q7 E1 ?/ [; u	( w3 A% p g' q 39 5 A$ {) s8 @4 m! I	$ E! Q- T1 [3 @6 a/ o 66 + D4 }4 c" b% P, r( g e	% `$ W# y; b. `/ F: B 120 # t4 U$ Y1 X- N4 Y0 G6 T3 y' N7 p+ i	166

( v/ M# C' u) h8 R4 ?$ s$ y0 b

　　有顶心状态下：

　　

; u, b T0 d! U; ?) {- i/ h. k, z% B3 Z O% Z/ A9 J5 _# a9 U6 N+ z* v7 r3 {7 W y' I* d# _2 L! P& Q- b# `( Z% t2 h) M) ]3 U# |& J" P; c/ \0 X Z- `- f4 T/ h% K/ t- u( F4 q0 I) N2 h1 x% E3 P$ Y( J) T$ r& n( N w8 M( m( @/ ^* f5 M3 A* t g% r3 A7 z9 ~7 |- j, `: q- ?$ D4 l4 z8 T! O8 F, U/ F. M0 @- c1 J. k4 ?

规格	: B/ g* n( T! o7 n) y* u, D N-205	N-206 　　 NB-206 , E$ J' m6 m* @$ c8 A	* E1 M" ^$ A V" K5 D1 J) V% f N-208	N-210 　　 6 {1 W; Y9 H1 J NB-210	N-212 # l7 h9 a" k: b	, W J* K4 V1 T. ] N-215	5 N5 J' _ U9 M% J; ~! @" _4 x5 ` N-218
最大夹持重量(kg)	" E% u6 _# E9 R2 _/ e6 ? 300	600 ; ^3 a, d. b( E1 Y: H9 w	( C; R7 k6 d! [* h Z; Q5 N 900	8 |( ^4 I/ m, U. ^9 t 1200	1500	) |3 D; O4 F; c4 O 2000 : E" ]! f8 n0 E. y4 S3 N R. D	2000 ; {0 Y; _/ D( C7 C" I

7 u# t0 q9 N4 N0 `3 \. i# f+ h

　　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)。

　分道环

: U# V. y2 r& K

　　

' L9 S8 j' A* k' s2 k/ e1 f S

　　图2

5 L) H6 i* M- P6 E7 y! h

　　图3

　　夹头应用：

% v6 t! W1 J. R

　　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。

. H7 F, S' k" U8 p7 }6 n3 m

　　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：

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　　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。

　　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：

　　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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