現(xiàn)代車床主軸轉(zhuǎn)速日趨提高灿渴，為離心夾具的發(fā)展和應(yīng)用推廣提供了極為良好的條件淀税。但是彪御，對于以內(nèi)孔定位的工件裝夾來說榄集，傳統(tǒng)的離心夾具只能適應(yīng)較小直徑的工件湖吭。這是因為工件內(nèi)孔直徑較大時，勢必造成安裝離心重塊的部分結(jié)構(gòu)尺寸過于龐大苗率。造成該部分尺寸過于龐大的根本原因碉渡，在于傳統(tǒng)離心夾具中的離心重塊，不是直接地作用于現(xiàn)代車床主軸轉(zhuǎn)速日趨提高母剥，為離心夾具的發(fā)展和應(yīng)用推廣提供了極為良好的條件滞诺。但是，對于以內(nèi)孔定位的工件裝夾來說环疼，傳統(tǒng)的離心夾具只能適應(yīng)較小直徑的工件习霹。這是因為工件內(nèi)孔直徑較大時，勢必造成安裝離心重塊的部分結(jié)構(gòu)尺寸過于龐大。造成該部分尺寸過于龐大的根本原因淋叶，在于傳統(tǒng)離心夾具中的離心重塊阎曹，不是直接地作用于工件內(nèi)壁,而是通過機構(gòu)傳遞至夾緊元件后再作用于工件內(nèi)壁。這無疑在很大程度上限制了離心夾具的應(yīng)用范圍爸吮。此前芬膝，鐘康民、郭培全等人提出了將離心夾具中的離心重塊形娇，依照功能分為增力重塊和驅(qū)動重塊锰霜，并在二者之間設(shè)置增力機構(gòu)的設(shè)想，使得采用離心夾具裝夾內(nèi)孔直徑較大的工件成為了可能桐早。下面我們要介紹的谊某，是基于斜楔增力機構(gòu)的離心式內(nèi)孔夾具的工作原理及力學(xué)計算問題。

　　工作原理

　　該夾具具有功能不同的兩類離心重塊——增力重塊和驅(qū)動重塊箕但，二者之間通過斜楔增力機構(gòu)進(jìn)行力的傳遞订岗；增力重塊和驅(qū)動重塊的周向位置及運動方向，由固定在夾具體上的導(dǎo)向銷確定饰逝。正常工作時囊骆，驅(qū)動重塊的外圓弧面與工件內(nèi)壁始終保持接觸，而增力重塊與工件內(nèi)壁始終是不接觸的文浆。

　　工件以精加工或半精加工過的內(nèi)孔在夾具體上定位筏匪，二者之間的間隙較小升价；而夾具體則聯(lián)結(jié)在車床主軸上慢俄。當(dāng)夾具體在車床主軸的驅(qū)動下以角速度w旋轉(zhuǎn)時，增力重塊和驅(qū)動重塊便分別產(chǎn)生離心力Fc1窄悍、Fc2妄结。在離心力的作用下，增力重塊和驅(qū)動重塊將沿各自的離心方向向外運動屯远，驅(qū)動重塊的外圓弧面便與工件內(nèi)壁接觸蔓姚，并對工件內(nèi)壁施加作用力F。

　　該作用力F由以下兩部分組成∶(1)驅(qū)動重塊自身產(chǎn)生的離心力Fc2氓润；(2)增力重塊產(chǎn)生的離心力Fc1赂乐，經(jīng)斜楔增力后，作用在驅(qū)動重塊運動方向咖气、即力Fc2挨措、F的方向上的分力。在兩個等值崩溪、反向的力F所產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動下浅役，工件便與夾具體同向同步旋轉(zhuǎn)斩松。切削過程開始后，這兩個等值觉既、反向的力F所產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩惧盹，便抵抗由切削力所產(chǎn)生的切削力矩。

　　需要注意的是瞪讼，為每個驅(qū)動重塊導(dǎo)向的導(dǎo)向銷數(shù)量是2只钧椰，而為每個增力重塊導(dǎo)向的導(dǎo)向銷數(shù)量是1只。其原因在于殖祈，工件是以內(nèi)孔為基準(zhǔn)在夾具體上定位的刻吵，如果為每個增力重塊導(dǎo)向的導(dǎo)向銷數(shù)量也是2只，則無法保證兩個驅(qū)動重塊對工件內(nèi)壁施加相等的作用力粮戈，甚至無法保證兩個驅(qū)動重塊都能與工件內(nèi)壁接觸苦突。

　　此外還應(yīng)當(dāng)注意，離心式內(nèi)孔夾具僅是原理性的亭圆。在進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)設(shè)計時街剂，一般應(yīng)為增力重塊、驅(qū)動重塊等設(shè)置防護(hù)裝置柏豆，并為驅(qū)動重塊設(shè)置復(fù)位彈簧绎弯。

　　力學(xué)計算

　　輸出力的計算

　　當(dāng)夾具體以角速度w旋轉(zhuǎn)時，每個增力重塊產(chǎn)生的離心力Fc1=m1r1w2这毁，每個驅(qū)動重塊產(chǎn)生的離心力Fc2=m2r2w2饰样。如果忽略力傳遞過程中的摩擦損失，每個驅(qū)動重塊對工件內(nèi)壁的理論作用力的計算公式如式(1)： Ft=m2r2w2+  m1r1w2  (N)  

　　tga (1)

　　如果考慮摩擦損失挽晌，則每個驅(qū)動重塊對工件內(nèi)壁的實際作用力的計算公式如式(2)： Fp=m2r2w2+  m1r1w2  (N)  

　　tg(a+fp) (2)

　　式(1)、(2)中：

　　m1怠褐、m2——增力重塊畏梆、驅(qū)動重塊的質(zhì)量(kg)；

　　r1奈懒、r2——增力重塊奠涌、驅(qū)動重塊的質(zhì)心至夾具回轉(zhuǎn)中心的距離(m)；

　　a——理論壓力角(rad或°)磷杏，為增力重塊上斜面的法面與驅(qū)動重塊運動方向之間所夾的銳角溜畅；

　　fp——滾輪的當(dāng)量摩擦角(rad或°)。

　　fp=arctg[(d/D)tgf]

　　其中d為滾輪內(nèi)孔直徑极祸；D為滾輪外徑慈格；f為滾輪與轉(zhuǎn)軸間的摩擦角。

　　驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的計算

　　當(dāng)夾具體以角速度w旋轉(zhuǎn)時遥金，兩個驅(qū)動重塊所能產(chǎn)生的理論驅(qū)動轉(zhuǎn)矩Tt和實際驅(qū)動轉(zhuǎn)矩Tp的計算公式如式(3)浴捆、(4)(單位N.m)： Tt=μD0Ft=μD0[m2r2w2+  m1r1w2  ]  

　　tga (3) 

　　Tp=μD0Fp=μD0[m2r2w2+  m1r1w2  ]  

　　tg(a+fp)  (4)

　　式中:

　　μ——驅(qū)動重塊外圓弧面與工件內(nèi)壁之間的摩擦系數(shù)蒜田；

　　D0——工件內(nèi)徑(m)。

　　(1)～(4)式括號中的后一項：m1r1w2/tga及m1r1w2/tg(a+fp)选泻，就是增力重塊產(chǎn)生的離心力Fc1冲粤，經(jīng)斜楔增力后，作用在驅(qū)動重塊運動方向上的理論分力和實際分力洒唇；而1/tga及1/tg(a+fp)就是斜楔的 理論增力系數(shù)it及實際增力系數(shù)ip船遣。由于理論壓力角a的值可取得較小(推薦取amin=8°)，所以卸腐，斜楔增力機構(gòu)能獲得較大的增力系數(shù)样呜。例如設(shè)：a=8°，d/D=0.30杯岩，tgf=0.10(fp=arctg0.03=1.72°)朽慕。斜楔的理論增力系數(shù)it=7.12，實際增力系數(shù)ip=5.84测脯。其增力效果是極為顯著的盹挑。而增力系數(shù)大無疑意味著能得到的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩大。

　　如果經(jīng)計算所產(chǎn)生的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩不能滿足加工要求荐多，可從以下兩個方面采取措施：

　　在驅(qū)動重塊與工件內(nèi)壁接觸的部位采用摩擦系數(shù)較大的材料假刘；

　　在增力重塊內(nèi)部嵌入密度較大的材料，如添加重金屬鉛等候殿。

　　結(jié)語

　　斜楔增力機構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡單判哥，且具有高倍增力功能；其增力效果由其理論壓力角和滾輪的當(dāng)量摩擦角決定碉考。

　　基于斜楔增力的離心夾具塌计，由于驅(qū)動重塊直接與工件內(nèi)壁接觸，較傳統(tǒng)的離心夾具結(jié)構(gòu)緊湊侯谁，從而使夾具體積縮小锌仅。

　　基于斜楔增力的離心夾具，由于驅(qū)動轉(zhuǎn)矩較大墙贱，可用其驅(qū)動重塊直接夾緊孔徑尺寸較大的工件的內(nèi)孔热芹。

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