裝夾卡具對現代機械工業加工的影響

摘 要：裝夾卡具對于現代機械加工來說是必不可缺的一部分，尤其是當前高速切削等加工技術得到前所未有的發展，同時現代航空、汽車等高端行業對加工精度有了更高一步的要求，在這樣的背景下，裝夾卡具的作用就更為突出了，因此有必要對裝夾卡具進行研究，使其更好的促進機械工業加工行業的發展。本文介紹了幾種機械加工中傳統的卡具及各自的特點，并討論了適合現代機械工業加工的裝夾卡具，以期給現代機械工業加工行業提供參考依據。

關鍵詞：裝夾卡具；現代機械工業；機械加工

前言：隨著我國機械工業的飛速發展以及各行業對機械加工數量、質量要求的不斷提高，使得當前的機械加工向著高速度、高精度的方向發展，因此出現了高速切削等現代化的加工技術，這些現代的機械工業加工技術一般都離不開裝夾卡具的輔助，從某種程度上來說，裝夾卡具是否先進、是否適用直接決定了被加工對象的精度和生產速度，因此必須根據不同的加工對象需求應用適合的裝夾卡具。

1.傳統裝夾卡具概況

1.1.通用卡具

通用卡具是一種適用于幾乎全部機械加工工作的裝夾卡具，也可稱之為通用萬能卡具，可適應加工對象和加工工序的變化，一般來說通用卡具都是采用標準化生產的，因此其尺寸和規格等都已經形成系列，并經常被安裝在機床上成為機床的一個標準配件，常見的有虎鉗、回轉工作臺、分度頭等等，雖然適用范圍較廣，但是對任何一種加工對象來說都不夠專業，因此生產效率不高，僅適用于規模小、需求量小且精度要求不高的零件加工。

1.2.專用卡具

專用卡具是相對于通用卡具來說的，一般是為加工某特定對象而專門設計的裝夾卡具，因此在加工特定對象時具有精度較高、操作較為方便、生產效率高等優點，在加工訂單較大的單一零部件時尤其適用，然而這種卡具具有專用的特點，當改變加工對象后就同時需要更換卡具，因此設計成本和制作成本較高，不適用加工對象種類繁多的場合。

1.3.成組卡具

成組卡具由固定部分和可更換部分組成，可根據具體的加工對象來更換不同的零配件，從而形成新的裝夾卡具，這種卡具由于可更換零配件，并且零配件可以反復使用，故在加工對象不確定的場合也可從容應對，適用范圍很廣，彌補專用卡具需要專門設計制造卡具而導致成本高的缺陷，同時又具有比通用卡具更好的生產效率。

2.適合現代機械工業加工的裝夾卡具改進趨勢

2.1.高速加工工具系統裝夾卡具的夾緊形式及改進

高速加工工具系統的裝夾卡具一般有軸向和徑向兩個定位接觸面，分別采用法蘭端面和錐面形式與主軸進行剛性連接，在高速加工工具系統中常見的夾緊形式一般有三種，分別是短滑塊斜楔式夾緊形式，采用短滑塊進行夾緊力的傳遞和放大；球面斜楔式夾緊形式，采用圓球進行夾緊力的傳遞和放大；懸掛式夾爪斜楔夾緊形式，采用懸掛式夾爪進行夾緊力的傳遞和放大。經過研究發現，采用短滑塊進行夾緊力的傳遞和放大效果最差，這是由于短滑塊除了與被加工對象之間存在摩擦力外，還與卡具本身存在摩擦力，且是屬于滑動摩擦，摩擦系數較大，導致力在傳遞過程中損失較大；而采用圓球進行夾緊力的傳遞和放大效果比采用短滑塊要好，因為球面與物體的接觸面小，因此摩擦系數?。欢捎脩覓焓綂A爪進行夾緊力的傳遞和放大效果最好，這是因為摩擦面僅存在于夾爪與被加工對象之間，因此摩擦力小，力可以得到有效傳遞。在實際工作中，盡量采取懸掛式夾爪斜楔夾緊機構，如果條件不允許，則可以通過降低短滑塊斜面角度以及降低短滑塊表面摩擦系數的方式來提高傳遞夾緊力的效果，實驗證明斜面角度為10°-15°之間為最佳。

2.2. HSK系統夾緊機構

HSK（德文Hohl Shaft Kegel縮寫）刀具系統是高速加工中較為先進的系統，具有較高的精度、較高的強度以及較好的動平衡性等優點。HSK刀柄由錐面（徑向）和法蘭端面（軸向）雙面定位，實現與主軸的剛性連接。當刀柄在機床主軸上安裝時，空心短錐柄與主軸錐孔能完全接觸，能起到較好定心作用。在刀柄安裝后法蘭端面與主軸端面之間尚存一定的間隙，因此要將拉桿移動以確保彈性夾爪內的空心短錐柄產生彈性形變，從而與刀柄外側更好的接觸，此時軸向的法蘭端面與主軸端面實現良好的接觸，達到緊固的目的。由于HSK系統的定位方式采用徑向與軸向雙向的定位方式，并且采用空心錐體刀柄，一方面刀柄錐體發生的彈性形變可以補償夾緊誤差，另一方面也使得在實際工作中可以做到刀具的快速更換，大大提高了工作效率，因此HSK系統在高速加工中得到越來越普遍的應用。

2.3. NC5系統夾緊機構

NC5系統也是一種在高速加工中常用到的裝夾卡具，其刀柄結構沒有采用與HSK相同的空心結構，而是在刀柄錐面處增加一個錐套，通過錐套的來回移動來確保錐面與端面同時充分接觸，由于中間錐套具有超強的誤差補償能力使得NC5刀具和其他結構的制造精度不必太大，因此降低了系統的制作成本，并且NC5刀柄強度較高，可以根據切削的要求增加增壓夾緊機構，以達到重切削的目的。NC5系統由于在主軸錐孔與刀柄之間的接觸面增加了一個，因此導致刀柄的定位精度有所下降，因此下一步的工作可以進一步提高刀柄的定位精度，以使NC5刀具系統在現代機械加工中發揮更大的作用。

3.結束語

綜上所述，在現代機械工業加工中裝夾卡具是不可或缺的一部分，其可以準確定位加工對象的位置，并通過夾緊機構將加工對象充分固定，以便于高速切削等工作的順利進行。當前常用的傳統裝夾卡具有通用型、專用型以及組合型等，在實際工作中，要根據不同的需要來選擇適當的裝夾卡具，并不斷改進裝夾卡具的夾緊形式，使之能夠更好地將夾具的夾緊力傳遞給刀具，使刀具更加穩固，以確保精加工和快速加工的需要。

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