CNC车床之夹头应用

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前言： ) r1 n7 }4 y. O& g3 g) r% ~0 S

　　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。

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　　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。

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　　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)。

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　　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。

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　　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

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

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　　为了计算上方便，通常只采用 1 bar = 1 kgf/cm²。

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　　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。

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　　图1

　　无顶心的状态下：

　　

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) B( h2 C3 e5 v4 j 规格 - `8 H7 s# v5 x" w	N-205	6 W6 g2 p$ J" T0 Z [6 w, d N-206 　　 NB-206	5 Q7 F# I& r) R* y N-208	& ]1 k$ W$ T& P4 G/ j. c N-210 3 B/ m6 w% N+ h+ x 　　 ( G) |& v0 }" G; G% t9 k NB-210	N-212 + Q. a- [2 t2 Z/ d	6 V% p, G* j- s7 t: @) X N-215 0 {3 I! m0 s; T& S3 }3 v- _	N-218 ; H! M ?; \7 u" r
! L! ]9 H' J& M* ]5 Y# b 最大夹持重量(kg) " G8 @' e" H$ \0 q! M" Y# P$ B	% s7 Z# x& V5 \3 K6 J 6 5 v$ T+ ^7 _' |# [+ c2 s	) \7 T0 s# R( p6 |/ F( d- q$ ]% T 15 & s& ]# M0 K0 h9 H; ]# g	24	39	66 : V: u. n1 d! K M	120	166 u5 q( V, J8 b7 b

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　　有顶心状态下：

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规格	N-205 $ B2 B4 b! o0 E1 A! c g	N-206 3 {0 _9 M" _2 L {. P ]& l 　　 NB-206	* F' \+ Y* u1 Z8 f$ T N-208 1 k! B& [# h7 z; a" ]	N-210 5 F) ~# L3 S6 a: C% p+ ]- n 　　 ' X8 X/ S2 s8 a0 a, N& d NB-210	4 r+ }) ?" {6 R. |% @: C N-212	" F; C! D: Q" a N-215 ' a* T2 t. L; b$ B	8 N; |( P, B: h; m: u N-218 * y1 ^8 b# k9 i+ a. N& [
9 D3 \! E, C8 I/ a+ F# M 最大夹持重量(kg) % j" y* b/ Z- L" r: Z6 m	300 4 g4 ` u3 s& E	600	900 3 k9 j* W5 Z* G	1200 " k; f0 g$ l$ m4 O/ R' j l* F	( D9 j* P: [1 _4 k) o; ~6 [+ c: d 1500 , O8 v- F# Z$ g4 k7 ]" e	2000	2000 * @! U1 B- `+ B0 V5 Z' G- z

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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)。

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　分道环

　　

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　　图2

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　　图3

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　　夹头应用：

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　　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。

　　 

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　　b. 气压夹头：

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　　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：

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　　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】