數(shù)控加工中機(jī)用虎鉗的改造

栗啟鑫，鄭冬喜

九江學(xué)院機(jī)械與材料工程學(xué)院，江西九江 332005

1 概述

虎鉗是利用螺桿或其他機(jī)構(gòu)使兩鉗口作相對移動而夾持工件的工具。按使用的場合不同，有鉗工虎鉗和機(jī)用虎鉗等類型。機(jī)用虎鉗是一種機(jī)床附件，又稱平口鉗，一般安裝在銑床、鉆床、牛頭刨床和平面磨床等機(jī)床的工作臺上使用，在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床中也得到廣泛的應(yīng)用。但實(shí)踐用于數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床以及鉗工用的鉗工虎鉗，大多數(shù)是普通的機(jī)械型，全手動操作，存在如下的缺陷：

1）使用扳手人工夾緊或松開，操作過程不穩(wěn)定，對被裝夾工件質(zhì)量影響大；2）全人工操作，且操作空間小，操作不方便；3）工作效率低，工作環(huán)境不是很安全，很多時候操作人員需要進(jìn)入加工中心內(nèi)或靠近加工刀具等進(jìn)行夾緊操作。

我國為世界制造中心，是世界上機(jī)床的使用大國，而且隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，其加工機(jī)床數(shù)控化率越來越高。在數(shù)控加工的過程中，特別是在普通的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、以及加工中心上，使用機(jī)用虎鉗裝夾非常普遍，但是普通的機(jī)用虎鉗存在如上的缺點(diǎn)，而對于液壓虎鉗等品質(zhì)較高的虎鉗卻成本高價格昂貴。對數(shù)控加工中使用的機(jī)用虎鉗的電功改造可以彌補(bǔ)了普通機(jī)用虎鉗的弊端，同時成本又較低。

2 結(jié)構(gòu)與原理

對普通機(jī)用虎鉗的改造，主要是通過添加電氣原件，使用電機(jī)驅(qū)動虎鉗的裝夾。其簡易結(jié)構(gòu)圖如圖1。

圖1 電動虎鉗結(jié)構(gòu)簡圖

原理分析如下：

首先將支撐架安裝在虎鉗鉗身上，在支撐架上附有用來調(diào)整兩個帶輪中心距的螺母。支撐架的安裝可以通過焊接，螺釘聯(lián)接，或者擴(kuò)大支撐架結(jié)構(gòu)，包扎安裝虎鉗的鉗身上，這樣對虎鉗鉗身的改動較小，破壞也小，基本不會改變虎鉗的力學(xué)性能。

然后將電機(jī)安裝在移動模塊上，移動模塊與用于調(diào)整兩帶輪中心距地螺桿相連，將移動模塊安裝在支撐架上。再分別在電機(jī)的輸出軸上和虎鉗的螺桿上裝上大小兩個帶輪。這里要將虎鉗的螺桿做適當(dāng)?shù)募庸ぃ苑奖惆惭b小帶輪，但是這樣的適當(dāng)加工不會影響虎鉗的力學(xué)性能。

假如這里的帶傳動采用普通V型帶傳動，眾所周知，單根普通V帶合宜的預(yù)拉力為：

式中

PC：計算功率，即需要傳輸?shù)墓β剩渥畲笾禐檫x用電機(jī)的輸出功率最大值

z： 帶根數(shù)，在這我們只用一根V帶， z取1；

ν：ν帶速度，即帶的線速度，在這由電機(jī)的轉(zhuǎn)速確定；

kα：包角系數(shù)，在以上相關(guān)條件都確定后包角系數(shù)由皮帶對帶輪的包角確定；

q：帶每米長質(zhì)量；

由上面的公式可以知道，V帶的預(yù)拉力在皮帶長度、皮帶型號、電機(jī)都確定的情況下，主要是由kα包角系數(shù)確定的，而V帶包角系數(shù)由包角直接確定，其計算公式如下：

式中

d2：大帶輪直徑；

d1：小帶輪直徑；

a：兩帶輪中心距，一般中心距的調(diào)整范圍為：

amax=a+0.03Ld

amin=a-0.015Ld

這里：

Ld：基準(zhǔn)長度；

由上面的公式可以知道，在大小兩個帶輪都確定的條件下，其小帶輪的包角主要是由兩帶輪的中心距確定的。因此最后可以得出，可同通過適當(dāng)調(diào)整中心距來適當(dāng)調(diào)整皮帶的預(yù)拉力。由此可最后安裝皮帶，調(diào)整兩帶輪的中心距即可實(shí)現(xiàn)調(diào)整皮帶的張緊力，調(diào)整皮帶的張緊力可以實(shí)現(xiàn)對最后大帶輪輸入功率的調(diào)整，從而可以實(shí)現(xiàn)對虎鉗夾緊力的調(diào)整。

電動虎鉗的電機(jī)選用普通的220V100～200W電機(jī)即可，可以方便從數(shù)控機(jī)床上接上輸入電源。電動虎鉗的控制開關(guān)可根據(jù)需要吸附在數(shù)控機(jī)床床身的任何方便操作的地方，可以實(shí)現(xiàn)操作的方便與安全。

3 結(jié)論

通過分析，對普通機(jī)用虎鉗的電動改造是切實(shí)可行的，而且改造成本低，對虎鉗的力學(xué)性能沒有破壞，對數(shù)控機(jī)床的要求，對數(shù)控機(jī)床沒有更改，在數(shù)控加工過程中有著廣泛的應(yīng)用。通過電動改造后的機(jī)用虎鉗有如下特點(diǎn)：

1）運(yùn)行平穩(wěn)：電動虎鉗通過電機(jī)和帶傳動，相對人工手動使用扳手扳動虎鉗，能夠較平穩(wěn)地對工件進(jìn)行裝夾；2）操作安全簡便：電動虎鉗可用單只手控制虎鉗的，而且控制開關(guān)可以吸附在數(shù)控機(jī)床任何方便操作的地方；3）工作效率高，裝夾精度高：電動虎鉗在裝夾控制時只需一只手，解放了另只手做其他工作，而且電機(jī)是連續(xù)平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，還可以通過調(diào)整中心距設(shè)定夾緊力，可以迅速準(zhǔn)確的對工件進(jìn)行裝夾；4）使用成本低：機(jī)用虎鉗的電動改造，對虎鉗以及數(shù)控機(jī)床的改造都非常小，且所使用的零部件成本也不高。

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