CNC车床之夹头应用

国际金属加工网 2017年02月14日

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气力来产生夹持立,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,

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为气力单位,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

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。须留意的是,夹持力会随著转速增加而递减。

图1

无顶心的状态下:

规格

N-205

N-206

NB-206

N-208

N-210

NB-210

N-212

N-215

N-218

最大夹持重量(kg)

6

15

24

39

66

120

166


有顶心状态下:

规格

N-205

N-206

NB-206

N-208

N-210

NB-210

N-212

N-215

N-218

最大夹持重量(kg)

300

600

900

1200

1500

2000

2000


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

图2


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,通孔愈至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。但由于气压夹头单价较高,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:

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。安装须留意分道环相对位置,不使充气过程产生漏气现象。

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本钱考量选择使用,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。)

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本钱。其搭配之筒夹常分为圆形、正四方形、六角形等。


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