數(shù)控加工中機用虎鉗的改造

栗啟鑫，鄭冬喜

九江學院機械與材料工程學院，江西九江 332005

1 概述

虎鉗是利用螺桿或其他機構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，有鉗工虎鉗和機用虎鉗等類型。機用虎鉗是一種機床附件，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床的工作臺上使用，在現(xiàn)代數(shù)控機床中也得到廣泛的應用。但實踐用于數(shù)控機床和普通機床以及鉗工用的鉗工虎鉗，大多數(shù)是普通的機械型，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入加工中心內或靠近加工刀具等進行夾緊操作。

我國為世界制造中心，是世界上機床的使用大國，而且隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，其加工機床數(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，使用機用虎鉗裝夾非常普遍，但是普通的機用虎鉗存在如上的缺點，而對于液壓虎鉗等品質較高的虎鉗卻成本高價格昂貴。對數(shù)控加工中使用的機用虎鉗的電功改造可以彌補了普通機用虎鉗的弊端，同時成本又較低。

2 結構與原理

對普通機用虎鉗的改造，主要是通過添加電氣原件，使用電機驅動虎鉗的裝夾。其簡易結構圖如圖1。

圖1 電動虎鉗結構簡圖

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，或者擴大支撐架結構，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性能。

然后將電機安裝在移動模塊上，移動模塊與用于調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?shù)募庸?，以方便安裝小帶輪，但是這樣的適當加工不會影響虎鉗的力學性能。

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帶合宜的預拉力為：

式中

PC：計算功率，即需要傳輸?shù)墓β?，其最大值為選用電機的輸出功率最大值

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，在這由電機的轉速確定；

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

q：帶每米長質量；

由上面的公式可以知道，V帶的預拉力在皮帶長度、皮帶型號、電機都確定的情況下，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，一般中心距的調整范圍為：

amax=a+0.03Ld

amin=a-0.015Ld

這里：

Ld：基準長度；

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，可同通過適當調整中心距來適當調整皮帶的預拉力。由此可最后安裝皮帶，調整兩帶輪的中心距即可實現(xiàn)調整皮帶的張緊力，調整皮帶的張緊力可以實現(xiàn)對最后大帶輪輸入功率的調整，從而可以實現(xiàn)對虎鉗夾緊力的調整。

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

3 結論

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

1）運行平穩(wěn)：電動虎鉗通過電機和帶傳動，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，而且控制開關可以吸附在數(shù)控機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，而且電機是連續(xù)平穩(wěn)轉動，還可以通過調整中心距設定夾緊力，可以迅速準確的對工件進行裝夾；4）使用成本低：機用虎鉗的電動改造，對虎鉗以及數(shù)控機床的改造都非常小，且所使用的零部件成本也不高。

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