干切削机床夹具：机床夹具是工艺装备的基本组成部分

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：在干切削条件下，虽然不用切削液，提高了工件的加工效率和减轻了环境污染，但在这种特殊切削条件下，却对工件装夹的夹具提出了更高的要求，主要包括如下几个方面：高精度、动平衡干切削加工通常是在高速加工机床上完成，而高速切削加工时，回转类机床主轴通过夹具带动工件回转，以实现工件成形所需的表面成形运动。

机床夹具是工艺装备的基本组成部分，是工件和机床、刀具、机器人等设备的接口。在干切削条件下，虽然不用切削液，提高了工件的加工效率和减轻了环境污染，但在这种特殊切削条件下，却对工件装夹的夹具提出了更高的要求，主要包括如下几个方面：

（1）高精度、动平衡干切削加工通常是在高速加工机床上完成，而高速切削加工时，回转类机床主轴通过夹具带动工件回转，以实现工件成形所需的表面成形运动。对于这类回转型工夹具，为了保证定位精度和装夹的可靠性，要求夹具设计一方面要保证提供足够的夹紧力；另一方面装夹机构必须达到精密的动平衡。

在高速回转情况下，因夹具设计与安装不平衡会造成很大的离心力。离心力的作用，会使主轴和刀具或夹具产生扩展效应，且动平衡精度越低，扩展效应越严重。扩展效应的产生，不仅会影响它们之间的连接刚度，严重时还会飞出伤人，因此，在高速切削加工机床上进行干切削时，必须注意达到精密的动平衡，确保连接刚性和安全。

（2）高刚度工夹具的设计不仅需要保证其本身的固有刚性，而且对于工件和夹具之间以及夹具和机床本体（主轴）之间的连接，还必须保证具有高的动态连接刚性，以克服高的切削抗力和高的离心力。夹紧方式的选择和夹紧点位置的分布必须考虑实际加工情况（实际工件形状和体积、切削用量参数等）合理安排。否则，可能造成因动态夹紧刚性不足在干切削加工下的剧烈振动和颤振，从而导致夹具精度降低，甚至造成危险。

（3）质量轻由于很多干切削加工是在高速机床上完成的，因此，为了减少高速回转切削夹具的离心力，干切削加工夹具设计时，必须尽可能地减轻其质量。一方面夹具本身影响回转主轴的性能，设计的过重，主轴回转组件转动惯量增大，对主轴起动和停止的加（减）速性能影响较大；另一方面，若动平衡性能不好，离心力就会增大，从而增加对干切削加工机床夹具的强度和刚度等方面的要求。

（4）高自动化和柔性化干切削加工机床的夹具设计还必须考虑实现高自动化。因为干切削加工除了满足环境性能的要求外，还要实现高效率加工。在干切削加工机床上，不适合采用手动操纵方式的夹具，为此，干切削加工机床夹具设计，一般应该考虑采用电磁、液压、气动等方式来实现自动夹紧。同时为了满足不同工艺性质的加工，应提高夹具的柔性，如考虑采用夹具和NC机床一体化的可编程夹具；考虑采用结构可调整的适应型夹具、标准和非标准夹具元件相组合的组合夹具等，以适应高加工效率的要求。

干切削机床夹具：机床夹具是工艺装备的基本组成部分

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