CNC车床之夹头应用

HEATS

前言： 1 q4 U E/ e/ b4 y& x; I+ u

　　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：

　　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，

% O3 e ^6 G0 L0 a9 t1 Z

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

　　

　　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

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

2 q4 d# R- X/ A1 O$ P; O7 M

　　为了计算上方便，通常只采用 1 bar = 1 kgf/cm²。

- t& I2 i) b! b3 d+ K" M

　　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：

$ C$ w& w0 h* ^) S; z! j

　　 + g; y& N2 A0 _& h! s* h5 F) t w

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规格 . I1 n0 k( O# Y& K" Y8 R) T! _1 }" e	, D( g: W; n6 h! R N-205	$ S# w( i, Q: c6 U4 r N-206 　　 " P2 w) M) _ b3 t: M$ R; n8 ] NB-206 9 G* T/ y' ?8 z) v4 S) E	N-208 ; _2 x5 Y) u" w6 r) u- a	N-210 ( V1 `8 M! V! s8 C D 　　 ' `& o7 }2 w! a NB-210 ( O% S* }9 c0 i& u V	) j3 ^, \* F" b3 o, l' [; A' a N-212	8 E/ m$ j# M5 K N-215	8 M2 q" O. [. H/ S- n$ S2 X N-218 6 Z) k3 O) T4 Q1 {' z
$ { n( y& c, w2 g# p& s- m 最大夹持重量(kg)	6	6 U6 X* E+ J) @$ _& } 15	24	39	$ w' K7 x) O+ q, }' z 66 * i$ |! a- f9 f1 y2 t+ B6 N: `	120	% ^, \5 a- A& F2 K' f 166

4 g/ }0 z0 \" o9 r1 u _

　　有顶心状态下：

1 I# n$ t( R+ ?# P

　　

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" `, L& Z" ~ m( T 规格	$ n- i1 r9 @ R- _ N-205	. {% M: t/ A- n+ r N-206 　　 ) @; T4 {. m" b& r NB-206 . F, D7 ^& q- U! P. }9 S+ A	N-208	N-210 2 u" v& Q& y3 @! p1 ~ u 　　 NB-210	N-212	6 b& e6 N9 \9 Z1 m, U N-215 7 E% j! k: c) ~8 \0 n7 d	N-218 2 R- r+ w f! [0 h& M
" e. L. n0 @; d8 R( p3 v5 L+ T- X; S/ j 最大夹持重量(kg) 4 x! u4 L: w. Y" h+ B	; z* N5 d% E4 D4 i$ M5 k 300	. H* P! Z. m* i& L" k/ y" @. v0 @9 g 600 # j0 A) f8 \* C5 a# p% z- H# y: C, W	900 ) @' n6 ]% k7 h- C6 j5 W/ h, r	1200	1500	+ P/ Q: q+ g5 ]' j 2000 , P0 U+ Y w! v2 k8 a- s! {, p	- c- Y# {6 {" t- h 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)。

　分道环

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' g2 S' I- ^$ M5 o8 {! t2 }/ ^

　　图2

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　　图3

　　夹头应用：

　　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。

　　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。

　　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】

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　　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】