數(shù)控加工中的工藝與夾具設(shè)計(jì)若干問題探討

朱敏

摘 要：隨著數(shù)控機(jī)床加工工藝的不斷進(jìn)步，機(jī)床加工零件的速度和質(zhì)量都在不斷提升。夾具設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接決定了數(shù)控的生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本。對(duì)比傳統(tǒng)普通的加工機(jī)械，數(shù)控加工夾具設(shè)計(jì)具有很多獨(dú)特之處。本文將對(duì)數(shù)控加工工藝與夾具設(shè)計(jì)的相關(guān)問題進(jìn)行分析，希望能對(duì)數(shù)控加工的相關(guān)工作人員有所幫助。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；工藝流程；夾具設(shè)計(jì)

數(shù)控加工工藝相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法而言具有精度高、自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度高、工精度、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、能滿足更高加工需求等優(yōu)點(diǎn)，因此，數(shù)控加工在機(jī)械加工中所占比重逐漸增加，優(yōu)化操作規(guī)范，嚴(yán)格管理制度，對(duì)于提高機(jī)械加工的質(zhì)量和增加機(jī)械加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要。

一、數(shù)控加工工藝內(nèi)容

（一）數(shù)控加工工藝規(guī)程

數(shù)控加工工藝的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)加工設(shè)計(jì)基本一致，都包含零件分析、 毛胚確定、 工藝過程設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及工藝文件填寫等步驟。不同點(diǎn)在于數(shù)控工藝更加復(fù)雜，設(shè)計(jì)方法更加具有針對(duì)性、特殊性。

數(shù)控機(jī)床加工工藝流程如下：

如數(shù)控機(jī)床加工工藝流程圖所示，在數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，首先需要分析零件圖紙選擇加工的方案，確定走刀路線、裝夾方式以及切削用量等參數(shù)，這與傳統(tǒng)方法一致；數(shù)學(xué)處理指對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算；數(shù)控加工中的編制程序單、制作控制介質(zhì)環(huán)節(jié)即依據(jù)數(shù)控機(jī)床的指令格式將設(shè)計(jì)好的走刀路線編制成為程序代碼，輸送給機(jī)床，指示機(jī)床自動(dòng)加工。

（二）數(shù)控加工原則

數(shù)控加工方案確定時(shí)，必須綜合機(jī)床的功能根據(jù)加工條件，確定科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)易操作的加工方案。確定數(shù)控加工時(shí)應(yīng)注意以下問題：

1、先內(nèi)后外進(jìn)行加工

刀具剛性不足或工件剛性較差時(shí)，必須先加工零件內(nèi)表面再加工外表面，避免加工振動(dòng)增大，影響零件內(nèi)表面加工精度。

2、由近及遠(yuǎn)的原則

零件加工時(shí)首先加工離刀具起點(diǎn)近的部位，可以有效縮減刀具的移動(dòng)幅度，盡量減少走空刀的次數(shù)，同時(shí)可以改善切削條件、確保工件的剛性，對(duì)于加工零件質(zhì)量的提升很有幫助。

3、保證走刀線路最短

合理設(shè)定走刀線路，使走刀線始終保持最短可以減少加工時(shí)間，提高加工效率，同時(shí)減少了機(jī)床的磨損。

4、確保加工程序最少

設(shè)計(jì)加工方案時(shí)在保證加工質(zhì)量的前提下，盡量以最短的程序完成加工可以減少編程的工作量，降低出錯(cuò)率，同時(shí)方便后期的修改與檢查。

5、靈活性的原則

提出以上加工原則并不意味著實(shí)際的加工過程中部分情況死板教條，在實(shí)際的加工方案確定時(shí)，有時(shí)候需要根據(jù)實(shí)際情況靈活處理，切忌生搬硬套。

二、數(shù)控夾具設(shè)計(jì)

（一）數(shù)控夾具的確定及使用

選擇合適的夾具有利于減少輔助操作時(shí)間，提高數(shù)控加工的工作效率。選擇數(shù)控機(jī)床的夾具時(shí)必須保證夾具與機(jī)床的坐標(biāo)系尺寸及零件尺寸匹配，使用時(shí)確保夾具能夠加緊，保證可轉(zhuǎn)刀具的定位準(zhǔn)確。通用元件拼裝的夾具因?yàn)槠錁?biāo)準(zhǔn)件能夠反復(fù)利用，經(jīng)濟(jì)效益較高在數(shù)控加工中應(yīng)用較廣。

（二）數(shù)控夾具設(shè)計(jì)中需要注意的問題

數(shù)控夾具設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)存在著一些不同，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意以下問題：

1、準(zhǔn)確定位

準(zhǔn)確定位是夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。數(shù)控編程時(shí)，以工件坐標(biāo)系原點(diǎn)為基準(zhǔn)，定位、夾緊工件，然后將夾具安裝在機(jī)床上，此時(shí)工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中便有一個(gè)確定的位置，該位置與坐標(biāo)系原點(diǎn)有一定的偏差，然后通過對(duì)刀，確定兩坐標(biāo)系之間的位置關(guān)系，確保數(shù)控加工程序正確運(yùn)行。

2、裝夾工件件數(shù)應(yīng)該盡可能多

數(shù)控加工夾具設(shè)計(jì)的過程中還應(yīng)該保證夾具盡量能夠裝夾多件工件，減少換刀的頻率和時(shí)間，降低停機(jī)的次數(shù)，提高數(shù)控加工的效率。

3、盡量選擇剛性較高的夾具

數(shù)控加工時(shí)經(jīng)常會(huì)采用工序集中原則，即將工序相同的工件集中加工。當(dāng)工件種類比較多，剛性需求各不相同時(shí)就應(yīng)該盡量考慮剛性較高的夾具，盡可能滿足這一工序中所有工件的加工需求，縮短加工時(shí)間，提高加工效率。

4、夾具更換

數(shù)控加工時(shí)經(jīng)常會(huì)有一些加工結(jié)構(gòu)類似但設(shè)計(jì)尺寸有差別的工件，如果每一種類型、尺寸的工件都設(shè)計(jì)一種對(duì)應(yīng)的夾具，工作量未免太大，且有些特殊尺寸的工件可能用量很少，其對(duì)應(yīng)夾具的利用率就會(huì)極低，造成浪費(fèi)。因此，實(shí)際的設(shè)計(jì)加工中，為了提高夾具的利用率，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)該體現(xiàn)通用性，實(shí)際使用時(shí)，針對(duì)不同的工件生產(chǎn)只是更換幾個(gè)零件，而不需要更換整個(gè)夾具。

通用性?shī)A具設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證夾具定位的精確性，定位件外圓與夾具體孔之間的配合不能有間隙，但這樣一來，零件的更換又會(huì)比較困難，設(shè)計(jì)時(shí)加入較緊的過渡配合可以解決這個(gè)問題。

除了以上幾點(diǎn)問題之外，在夾具設(shè)計(jì)過程中，必須避免機(jī)床與夾具間的空間干涉，保證夾具具有精確的尺寸。

結(jié)語(yǔ)

數(shù)控加工工藝精度高、自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度高、工精度、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、能滿足更高加工需求等優(yōu)點(diǎn)，因此，數(shù)控加工在機(jī)械加工中越來越被重視。夾具設(shè)計(jì)是數(shù)控加工要想提高數(shù)控加工的加工質(zhì)量和效益，必須根據(jù)企業(yè)加工生產(chǎn)實(shí)際，制定科學(xué)合理的加工方案，做好夾具設(shè)計(jì)工作，嚴(yán)格按照數(shù)控加工的工藝流程操作，保證數(shù)控加工工作高質(zhì)量高效率的完成。

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