单元一 零件在数控机床上装夹工件

1、单元一、数控机床及其加工对象学习目标：1、熟悉常见的数控机床2、了解数控机床的加工对象重点1、数控机床分类及作用2、数控加工对象难点：1、机床的运动形式2、机床的结构一、数控机床的基本概念1.数控数字控制的简称2.数控系统用数字控制技术实现的自动控制系统3.数控机床数控系统与机床本体的结合体二、常见的数控机床 数控车床 数控铣床 数控加工中心 数控钻床 数控磨床 数控镗床等数控车床XKA5032数控升降台铣床数控加工中心：在数控铣床基础上，加装一个刀库和自动换刀。数控钻床数控镗床数控坐标镗床三、数控机床的加工对象1.数控车削的加工对象2.数控铣削的加工对象3.数控加工中心的加工对象数控车削加工

2、的主要对象 1、表面形状复杂的回转体零件 2、带特殊螺纹的回转体零件 3、精度要求高的回转体零件 4、表面粗糙度要求低的回转体零件 数控铣削加工的主要对象 1、平面类零件 用三坐标数控铣床的两坐标联动(或两轴半坐标联动)就可以把它们加工出来 2、变斜角类零件 加工面与水平面的夹角呈连续变化的零称为变斜角类零件，如飞机零件。 3、曲面类零件 加工面为空间曲面的零件称曲面类零件,如模具、叶片、螺旋桨等。加工中心的主要加工对象 一、既有平面又有孔系的零件 1、箱体类零件 2、盘、套、板类零件 二、结构形状复杂、普通机床难加工的零件 1、凸轮类 2、整体叶轮类 3、模具类 三、外形不规则的异形零件 1

3、、周期性投产的零件 2、加工精度要求较高的中小批量零件 3、新产品试制中的零件目的要求：目的要求：1 1、熟悉工件的定位、熟悉工件的定位 2 2、理解夹具的概念和作用。、理解夹具的概念和作用。 3 3、掌握工件在数控车床上的装夹方法、掌握工件在数控车床上的装夹方法 重点：重点：工件在数控车床上的装夹方法工件在数控车床上的装夹方法 难点：难点：不完全定位与欠定位的异同不完全定位与欠定位的异同 2.1 工件的定位工件的定位2.1.1 六点定位原理六点定位原理 工件在空间具有六个自由度，即沿工件在空间具有六个自由度，即沿X X、Y Y、Z Z三个坐标方向的移动和三个坐标方向的移动和绕这三个坐标轴的转

4、动。因此，要完全确定工件的位置，就需要按一绕这三个坐标轴的转动。因此，要完全确定工件的位置，就需要按一定的要求布置六个支承点（即定位元件）来限制工件的六个自由度。定的要求布置六个支承点（即定位元件）来限制工件的六个自由度。其中每个支承点限制相应的一个自由度。这就是工件定位的其中每个支承点限制相应的一个自由度。这就是工件定位的“六点定六点定位原理位原理”。 2.1.2 限制工件自由度与加工要求的关系限制工件自由度与加工要求的关系限制自由度与加工要求的关系限制自由度与加工要求的关系 工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制，不影响加工要求的自由度不必限制。 工件的六个自由度都被限制的定位称为完全定

5、位。工件的六个自由度都被限制的定位称为完全定位。 2.1.3 完全定位与不完全定位完全定位与不完全定位（1）完全定位）完全定位连杆的定位 （2 2）不完全定位）不完全定位 工件被限制的六个自由度少于六个，但不影响加工要求的定位称为不完全定位。 三点定位三点定位 2.1.4 过定位与欠定位过定位与欠定位（1 1）欠定位）欠定位 按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位欠定位。欠定位是不允许的。（2 2）过定位）过定位 工件的同一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制两次的定位称为过定位过定位。 2.2 夹具的概念及作用在机床上用于装夹工件的装置称为机床夹具 。作用作用: :1缩短辅

6、助时间，提高劳动生产率2确保并稳定加I精度，保证产品质量3降低对操作工人的技术要求和工人的劳动 强度4机床的加工范围得到扩大2.3 机床夹具的分类1、按使用机床类型分类、按使用机床类型分类可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具（又称钻模）、镗床夹具（又称镗模）、加工中心夹具和其他机床夹具等。 车床夹具 铣床夹具 钻床夹具 2、按驱动夹具工作的动力源分类、按驱动夹具工作的动力源分类 可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具等3、按专门化程度可分类、按专门化程度可分类 （1）通用夹具 是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。 （2）专用夹具 是指专为某一工件的一定工序加工而

7、设计制造的夹具。 （3）可调夹具 是指加工完一种工件后，通过调整或更换个别元件就能加工形状相似、尺寸相近工件的夹具。 （4）组合夹具 是指按一定的工艺要求，由一套预先制造好的通用标准元件和部件组合而成的夹具。 （5）随行夹具 是指在自动加工中针对某一种工件而采用的一种夹具。 2.4 机床夹具的组成（1）定位装置）定位装置 定位装置是由定位元件及其组合而构成，用于确定工件在夹具中的正确位置。常见定位方式是以平面、圆孔和外圆定位。（2）夹紧装置）夹紧装置 夹紧装置用于保持工件在夹具中的既定位置，保证定位可靠，使其在外力作用下不致产生移动，包括夹紧元件、传动装置及动力装置等。（3）连接元件）连接元件

8、 这种元件用于确定夹具与机床工作台或机床主轴的相互位置的正确性。（4）夹具体）夹具体 用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，以保证夹具的精度、强度和刚度。（5）其他元件及装置）其他元件及装置 按照不同工件的不同的加工要求，夹具上还可能有其他组成部分，如确定工件与刀具相对位置并引导刀具进行加工的引导元件；被加工元件需要分度时的分度装置；以及上下料装置、排屑装置、顶出器等。2.5 数控加工夹具的特点数控加工夹具的特点作为机床夹具，首先要满足机械加工时对工件的装夹要求。同时，数控加工的夹具还有它本身的特点。这些特点是：(1) 数控加工适用于多品种、中小批量生产，为能装夹不同尺寸、不同形

9、状的多品种工件。(2) 为适应数控加工的高效率，数控加工夹具应尽可能使用气动、液压、电动等自动夹紧装置快速夹紧，以缩短辅助时间。(3) 夹具本身应有足够的刚度，以适应大切削用量切削。 (4) 夹具的定位要可靠，定位元件应具有较高的定位精度，定位部位应便于清屑，无切屑积留。2.6 典型数控车床夹具 2.6.1圆周定位夹具（1）三爪自定心卡盘：能自动定心，夹持范围大，一般不需找正，装夹速度较快。但夹紧力小，卡盘磨损后会降低定心精度。 三爪卡盘示意图三爪卡盘示意图 （2）软爪：软爪是在使用前配合被加工工件特别制造的，如加工成圆弧面、圆锥面或螺纹等形式，可获得理想的夹持精度。加工软爪加工软爪 （3）四

10、爪单动卡盘：四爪单动卡盘夹紧力较大，所以适用于大型或形状不规则的工件。但四爪单动卡盘找正比较费时，只能用于单件小批生产。a) 四爪单动卡盘 b) 四爪单动卡盘装夹工件2.6.2中心孔定位夹具 （1）两顶尖拨盘：两顶尖（活顶尖、死顶尖）装夹工件方便，不需找正，装夹精度高。顶尖顶尖 （2）拨动顶尖：拨动顶尖有内、外拨动顶尖和端面顶尖两种。两顶尖装夹工件两顶尖装夹工件 两顶尖车偏心轴两顶尖车偏心轴 思考题1.欠定位和不完全定位的异同？2.工件在数控车床的典型装夹方式有哪几种？ -学习目标 掌握数控铣削时常用的工作台; 掌握数控铣削时常用的夹紧装置； 了解其它夹紧装置； 掌握夹具的选用原则。 -重难点

11、 数控铣削时常用的夹紧装置； 夹具的选用原则。一、数控铣床（加工中心）的工作台 夹具是安装在工作台上使用的特点：特点：1、矩形、矩形2、T形槽形槽应用：广泛应用：广泛特点：特点：1、方形、方形2、可回转、可回转应用：卧式应用：卧式德国德国peiseler数控回转工作台数控回转工作台 特点：特点：1、圆形，可作任意角、圆形，可作任意角度的回转和分度度的回转和分度2、T形槽呈放射状分布形槽呈放射状分布二、数控铣（加工中心）常用定位元件A A、工件以平面定位、工件以平面定位1 1、主要支承、主要支承（1 1）固定支承）固定支承 固定支承有支承钉和支承板两种形式。在使用过程中它们都是固定不动的。 支承

12、板若呈线形布置,限制两个自由度 支承板若呈面装布置,限制三个自由度（2 2）可调支承）可调支承支承钉的高度可以调节。（3 3）自位支承（浮动支承）自位支承（浮动支承）工件在定位过程中自动调整位置的支承。2 2、辅助支承、辅助支承用来提高工件的装夹刚性和稳定性，不起定位作用，也不允许破坏原有的定位。B B、工件以外圆柱面定位、工件以外圆柱面定位1 1、支承定位、支承定位支承定位最常见的是V型块定位。长V型块的自由度限制?短V型块的自由度限制?2 2、自定心定位、自定心定位能自动地将工件的轴线确定在要求的位置上。如三爪自定心卡盘和弹簧夹头等。此外也可用套筒作为定位元件。C C、工件以圆孔定位、工件

13、以圆孔定位工件以圆孔内表面定位时常用以下定位元件。1 1、定位销、定位销2 2、圆柱心轴、圆柱心轴3 3、圆锥销、圆锥销4 4、圆锥心轴、圆锥心轴D D、工件以一面两孔定位、工件以一面两孔定位利用工件上的一个大平面和与该平面垂直的两个圆一个大平面和与该平面垂直的两个圆孔作定位基准孔作定位基准进行定位。在加工箱体、支架类零件时 , 常用工件的一面两孔定位 , 以使基准统一。这种定位方式所采用的定位元件为支承板、定位销和菱形销。工件是以平面作主要定位基准,用支承板限制工件的三个自由 度 ( x 转, y转 , z移) ; 其中一孔用圆柱销定位, 限制工件的两个自由度,另一个孔仅消除工件的一个转动自

14、由度.菱形销作为防转支承 , 其长轴方向应与销中心连线相垂直 , 并应正确选择菱形销直径的基本尺寸和经削边后圆柱部分的宽度。三、数控铣（加工中心）工件的夹紧1.夹紧装置的组成 （1）力源装置 （2）夹紧机构 2.夹紧力作用点及其方向确定的原则1）夹紧力应朝向主要定位面。2）夹紧力的作用点应施于工件刚度好的方向和部位。3）夹紧力的作用点应在定位支承范围内。4）夹紧力的作用点应靠近工件加工表面1）中间传力机构 2）夹紧元件 3.对夹紧装置的基本要求1）夹紧不破坏工件的正确定位。2）夹紧系统有足够的刚性，能确保加工时工件定位稳定、可靠，不发生振动。3）夹紧时不损伤工件表面，不使工件产生不许可的变形。

15、4）能用较小的夹紧力来获得需要的夹紧效果。5）夹紧装置结构的复杂程度、使用效率应与生产规模和生产节拍相适应，并有良好的结构工艺性。6）夹紧动作迅速，操作方便，安全省力 4、典型夹紧机构1）斜楔夹紧机构3.12 斜楔夹紧机构1斜楔 2工件 3夹具体锤击夹紧和松开工件，原理是楔紧作用 2）螺旋夹紧机构：螺旋相当于斜楔绕在圆柱体上形成，所以夹紧工件仍是楔紧作用。 3）偏心夹紧机构四、数控铣床（加工中心）常用夹具 （1）平口钳 机械式或液压式平口钳 （2）铣床用卡盘 三爪自定心卡盘回转体零件 四爪单动卡盘非回转体零件 T形槽螺栓将卡盘固定在工作台上 （3）压板装夹 对于部份平面类零件或用平口钳和卡盘元法装夹时，往往采用压板装夹的方式。直接用T形螺栓连接工作台的T形槽和压板，同时借助于垫块将工作固定在工作台上。五、组合夹具 预先制造好的各种不同预先制造好的各种不同形状、不同规格尺寸而形状、不同规格尺寸而具有完全互换性及高耐具有完全互换性及高耐磨性的标准元件所组装磨性的标准元件所组装成的专用夹具成的专用夹具槽系组合夹具槽系组合夹具孔系组合夹具孔系组合夹具六、夹具的选用原则数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹