CNC车床之夹头应用

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前言： , b, v* j: q1 V; K9 Q5 J

　　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：

& _, C. o0 {& A3 d) U! ], \

　　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。

　　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，

* X+ p+ q$ E9 u5 ~3 \4 s6 t" J

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

) T- P: i* \3 n; S; n/ x" m! 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：

2 U8 ~0 q% k& g/ B% A6 Y

　　1 kgf= 9.8 N

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

; y" Y* c, L1 V3 \* Y& k

　　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。

　　 

　　图1

　　无顶心的状态下：

　　

" x2 p: w% N7 _' }( x" A% m6 v: z4 ~# L- l6 c! ~, V8 U& J+ ?" F a" Z& \: ? E1 @; D: B& D1 m- T& l4 l# q3 q; Z( P h' _& Y9 J6 h- ^$ ~! b# D* s6 g! p7 Y* A' I3 Q' G$ K% y' X, J" Q6 @# F6 [' t3 f( W0 N" m

6 Z1 g: B% D) P. _ 规格	N-205	4 G. O f/ o9 S* O/ F% a s+ D N-206 　　 7 G$ i F6 r4 j NB-206 2 \8 Y3 V" s, f6 e. r; |	N-208	/ X$ V! _8 G+ ~) W/ |* B( M X N-210 　　 3 E7 r! h0 Y2 p. r9 d% F NB-210 $ I2 P4 u. @1 C- a4 f	' y7 f3 Q( h* @! U N-212	N-215	N-218
% ?& t4 L8 O- |. T1 k 最大夹持重量(kg)	6 . f% m8 Q% J4 q5 \0 O	! G+ h4 Q5 C7 T1 d$ f! z' |4 G: z 15 # ]/ J* `( ^0 O	24 + y: s6 k* ]+ Q# r5 N) H	39 ' B4 o8 @5 n$ M7 s5 ~ I5 z; o	66 " W; L8 {) G4 ]) h# D: U	120 3 W4 K0 P( x2 M5 J2 p9 Q	166

　　有顶心状态下：

　　

: K# @5 x7 o ^' _7 K0 K0 z* m! J3 A% p5 P9 p$ ^) B8 V; e: ^/ y) m5 o( r9 V0 r/ `' |9 I$ O4 g; |, W0 W: G* M' a6 T1 o* G1 t# o9 ]2 V3 b. r0 q" R1 e/ J& l2 K' M3 q# ]5 }7 q; }* e

( Z; |1 x ]5 z) r( d" V, Q 规格 0 @) W+ n. g! h. ?	M. w/ n4 w- y# |. l. f% P v N-205	N-206 　　 NB-206 3 {+ T" s& d! W7 e, h- ? B	) K- \2 E2 Y6 \# W N-208 . G. x) w& G$ Q7 |	4 z$ ^# f5 |7 }( ?' Z N-210 & C" ]& I! _6 `4 n7 c2 X* y 　　 * e U% @! O0 X7 T6 ? NB-210	N-212 # z0 e$ S9 l8 O+ B! o	5 K3 O0 f9 o. o T N-215	N-218 2 U5 J1 w1 U# I: |5 l
最大夹持重量(kg)	. o( V( H6 h4 n 300	$ N0 O$ t2 Q" A8 _ 600	- T( \( | N# f* ?! t. E/ x3 G4 i& m+ } 900	* Y: T* r! d5 D9 p# W% x# t) i3 b 1200 8 Y0 A; x0 t; \3 k& d( z" y	2 w: z; q, \ E 1500 / e b& X. s$ g; Z4 b/ ^	+ c# p: R, x7 t3 D 2000	3 w4 h& D, F2 O& I 2000

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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。

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　　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。

　　a. 分度夹头：

　　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。)

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　　    【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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