在機(jī)械加工過程中夾具的使用非常廣泛，它是降低工人勞動強度、擴(kuò)大機(jī)床的工業(yè)范圍、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率的重要手段。夾具的使用狀況如何，在某種意義上反映了生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定程度。零件的加工誤差實際上是機(jī)械加工系統(tǒng)綜合誤差的反映，它不僅包括夾具的制造誤差，還包括機(jī)床誤差、刀具誤差、工件的定位誤差，就其誤差的組成和誤差的可控性來說，夾具的誤差就顯得較為重要。為了保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量，使零件的誤差控制在合理的范圍內(nèi)，夾具磨損到什么程度必需進(jìn)行修復(fù)或報廢，亦即研究夾具磨損的極限偏差問題及其誤差的分配就顯得十分有意義。
1 機(jī)床夾具磨損極限值計算準(zhǔn)則
- 綜合誤差d的計算
機(jī)械加工系統(tǒng)的綜合誤差是機(jī)床誤差、夾具制造誤差、刀具制造誤差、工件定位誤差的綜合反映。
機(jī)床誤差dz。車床主要包括：機(jī)床主軸徑向跳動和機(jī)床主軸端面跳動，用dz1表示：車床絲杠螺距綜合誤差，即螺距累積誤差和絲杠兩軸承中心線對床身導(dǎo)軌不等距度的綜合誤差，用dz2表示。dz1、dz2可查表1。鉆床主要是鉆軸工作臺垂直平行綜合誤差。立銑床主要是立銑床主軸中心對工作臺直平行綜合誤差。臥銑床主要是臥銑床的綜合誤差。插床主要是插床導(dǎo)軌對工作臺面不垂直誤差。
表1 車夾具制造允許誤差dj1，車床誤差dz1、dz2
尺寸范圍
L(mm) |
夾具制造
允許誤差
dj1
(µm) |
車床誤差dz1、dz2(µm)、零件公差d1或2d1(µm) |
| ≤0.08 |
>0.08～0.20 |
>0.20～0.30 |
>0.30～0.40 |
>0.40 |
| dz1 |
dz2 |
dz1 |
dz2 |
dz1 |
dz2 |
dz1 |
dz2 |
dz1 |
dz2 |
| 1～10 |
7 |
1 |
1 |
1.2 |
2 |
1.5 |
2.5 |
2 |
5 |
3 |
10 |
| 10～20 |
20 |
1.5 |
2 |
1.8 |
3 |
2 |
4 |
3 |
10 |
5 |
15 |
| 20～30 |
30 |
2 |
4 |
2.5 |
5 |
3 |
6.5 |
5 |
15 |
7 |
20 |
| 30～50 |
48 |
2.5 |
7 |
3 |
8 |
4 |
10 |
7 |
20 |
9 |
25 |
| 50～80 |
80 |
4 |
10 |
5 |
12 |
6.5 |
16 |
8 |
25 |
10 |
40 |
| 80～120 |
120 |
6 |
15 |
8 |
20 |
10 |
25 |
15 |
35 |
20 |
50 |
| 120～150 |
160 |
10 |
20 |
12 |
30 |
14 |
35 |
20 |
40 |
25 |
55 |
| 150～200 |
200 |
12 |
30 |
15 |
40 |
17 |
45 |
25 |
50 |
30 |
70 |
| 200～300 |
300 |
15 |
40 |
20 |
50 |
25 |
65 |
35 |
75 |
40 |
90 |
| 300～500 |
480 |
20 |
55 |
30 |
65 |
40 |
100 |
50 |
110 |
60 |
150 |
| 500～1000 |
230 |
40 |
70 |
50 |
85 |
75 |
180 |
90 |
200 |
100 |
250 |
夾具制造誤差dj。夾具制造誤差由dj=dj1+dj2+dj3+dj4+dj5+dj6構(gòu)成。其中：dj1為夾具制造允許誤差，對車夾具來說是彈性夾頭夾口與主軸不同軸度誤差，可查表1(表中L 按(d1+d2)/2計算，d1為彈性夾頭夾口直徑，d2為主軸直徑)：dj2為夾具的形狀位置誤差：dj3為對刀裝置極限偏差：dj4為塞尺的極限偏差：dj5為夾具定位表面極限偏差：dj6為鉆套軸與襯套孔的綜合誤差。
刀具誤差dd。立銑床用的棒形銑刀主要是刀具的徑向擺動誤差：臥銑床用的盤狀銑刀主要是刀具的徑向跳動和端面擺動綜合誤差：鉆孔用鉆頭主要是鉆頭直徑的制造公差。
工件的定位誤差dg。
表2 其它誤差dq
尺寸范圍
(法蘭盤)D
(mm) |
92 |
130 |
165 |
195 |
210 |
270 |
340 |
其它誤差dq
( µm) |
36 |
42 |
42 |
47 |
47 |
52 |
52 |
其他誤差dq。車床是指車床法蘭盤的定位軸與夾具定位孔的間隙誤差的綜合值，可查表2：銑床是指銑床法蘭盤的端面跳動和不同軸的綜合誤差。
實用綜合誤差計算公式
在實際加工過程中，各項誤差可能會互相覆蓋，也不可能同時出現(xiàn)最大值。為了便于計算，根據(jù)加工過程實際使用的經(jīng)驗，將各項誤差先算術(shù)平均，再乘修正系數(shù)k，從而得到實用的綜合誤差計算公式
其中：k的取值范圍一般為k=0.7～0.8。
夾具磨損極限值dm的確定
夾具磨損極限值應(yīng)根據(jù)零件技術(shù)要求的尺寸偏差和零件在夾具上加工產(chǎn)生的誤差而定。如果用d1表示零件允許的尺寸誤差，則夾具磨損極限值dm可用下式表達(dá)
磨損極限值dm的分配
如果夾具上數(shù)個零件的磨損都會影響加工精度時，應(yīng)該把磨損極限值dm進(jìn)行合理的分配。分配時要考慮夾具的結(jié)構(gòu)要求、夾具零件的耐磨性以及夾具零件磨損對加工誤差影響的程度。設(shè)可分配總值為dk，夾具零件磨損分配值為dk1，dk2，dk3，……，dkn，則
| dk=dk1+dk2+dk3+……+dkn |
(3) |
夾具磨損可分配值dk應(yīng)小于夾具磨損極限值dm。此時，精度儲備為db
一般情況下，dk應(yīng)滿足下式
夾具磨損的調(diào)整
為了保證零件在夾具中的加工精度，計算時應(yīng)滿足如下不等式
如果式(5)不能滿足，且d≥d1，應(yīng)從下述三方面進(jìn)行調(diào)整：
夾具制造誤差太大在可能的情況下減少制造誤差。
夾具結(jié)構(gòu)不合理改變夾具的結(jié)構(gòu)。
零件尺寸偏差過小在可能的情況下與設(shè)計和工藝人員協(xié)商加大零件的尺寸偏差。
2 結(jié)語
機(jī)械加工誤差是加工系統(tǒng)誤差的綜合反映。實用綜合誤差公式對生產(chǎn)實踐有一定的參考價值。夾具磨損極限偏差的分配應(yīng)考慮夾具零件的耐磨性、重要性等綜合因素，具體問題具體分析。夾具應(yīng)留有精度儲備。
