數(shù)控銑床與加工中心夾具設(shè)計(jì)探究

鄧江榮

摘 要：優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)控銑床和加工中心夾具能夠顯著加強(qiáng)生產(chǎn)精度和效率，因此在工件生產(chǎn)加工當(dāng)中占據(jù)重要位置。在設(shè)計(jì)期間采用專門的夾具能夠顯著減少對(duì)刀時(shí)間和工件工序的復(fù)雜程度，簡化加工過程，降低人工操作量，因此在后期運(yùn)營維護(hù)方面也比較簡便。本文主要是探討分析數(shù)控銑床與加工中心夾具設(shè)計(jì)，處理零部件加工期間存在的各項(xiàng)問題，闡述了工藝路線設(shè)計(jì)和實(shí)際操作方法，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)設(shè)計(jì)人員起到一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床；加工中心夾具；設(shè)計(jì)探究

在數(shù)控銑床加工期間夾具屬于重要工作設(shè)備，夾具在零部件生產(chǎn)加工當(dāng)中主要決定刀具和工件之間的位置，提升工件生產(chǎn)精度，確保其生產(chǎn)加工質(zhì)量，也能夠在一定程度上擴(kuò)大機(jī)床規(guī)模。隨著夾具設(shè)計(jì)和數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展，也逐漸擴(kuò)大了夾具應(yīng)用范圍，顯著提升了加工精度，促進(jìn)加工效率加快。

1 數(shù)控銑床夾具設(shè)計(jì)原則

數(shù)控銑床上的夾具需要配合型架工具，因此在設(shè)計(jì)期間需要遵循各項(xiàng)原則：在型架上夾具能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確定位；不會(huì)對(duì)工件造成損傷，具有適宜的夾持力度；扎囊夾具可以夾緊工件的加工位置，確保定位準(zhǔn)確性；需要將保護(hù)裝置安裝在工件與夾具之間；夾具結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較大，可以支撐工件加工期間的作用力；夾具能夠?qū)p壞零件及時(shí)更換，實(shí)現(xiàn)自我校正加工位置；夾具具有較高的尺寸精度，并且成本較低。

2 數(shù)控銑床夾具設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1 對(duì)刀設(shè)計(jì)

第一，夾具設(shè)計(jì)人員需要簡化計(jì)算難度，并且準(zhǔn)確找尋對(duì)刀點(diǎn)，此研究所提及的對(duì)刀點(diǎn)主要是零件加工的定位標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)；第二，簡單換算零件的定位標(biāo)準(zhǔn)，全面降低實(shí)際操作難度；第三，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)零件的后續(xù)加工進(jìn)行嚴(yán)格要求，加強(qiáng)夾具設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性，與此同時(shí)還需要優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)控銑床夾具對(duì)刀點(diǎn)，以免產(chǎn)品誤差較大。

在設(shè)計(jì)夾具期間需要避免產(chǎn)生撞刀情況，這樣能夠顯著降低零部件產(chǎn)品加工成本。加工人員可以根據(jù)夾具和零件在銑床臺(tái)面上的位置以及刀具尺寸和加工特點(diǎn)來明確切削量的大小，并且按照銑床的實(shí)際切削量確定零部件的加工粗細(xì)程度。針對(duì)促加工來說，增加切削量能夠全面提升加工產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，對(duì)于高精密的加工來說，夾具設(shè)計(jì)人員需要全面注重精度問題，確保夾具設(shè)計(jì)的實(shí)際使用效果。

2.2 數(shù)控銑床夾具的工藝路線

在明確夾具設(shè)計(jì)對(duì)象之后，需要全面分析加工零部件，這樣能夠得知零部件材料性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特性等。其次，技術(shù)人員需要深入了解精加工零部件尺寸和熱處理技術(shù)，在加工中心夾具工藝路線設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)人員需要精準(zhǔn)定位加工期間的標(biāo)準(zhǔn)工作，有效銜接各個(gè)工序。數(shù)控銑床所使用的刀具技術(shù)參數(shù)能夠顯著提升零部件加工質(zhì)量。因此，設(shè)備操作人員在設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)之后，需要明確走刀方式，這樣就能夠完成工藝路線設(shè)計(jì)。

2.3 數(shù)控銑床夾具固定方式

在夾具固定方式當(dāng)中，需要沿著加工作用力使夾持構(gòu)件裝置對(duì)零部件實(shí)施固定，這樣能夠使固定夾具避免工件加工期間的位移情況，以免損傷操作人員，使刀具和工件受損。其次，將夾具應(yīng)用在新零部件時(shí)需要將定位工件和構(gòu)件進(jìn)行復(fù)位處理，使工件產(chǎn)品尺寸控制在公差范圍內(nèi)。在此期間需要一次性完成定位操作和夾具固緊操作。夾持構(gòu)件位置合理性會(huì)對(duì)安全生產(chǎn)效率和工件加工質(zhì)量造成直接影響，所以在選擇夾持裝置時(shí)需要選擇具有力學(xué)效果的機(jī)械，并且利用輕微施壓力加強(qiáng)夾持力，這樣就能夠固定夾持構(gòu)件。在使用數(shù)控銑床實(shí)施加工制作時(shí)需要聯(lián)合多個(gè)元件，這樣能夠確保工件夾具夾持機(jī)構(gòu)的高效性和易檢修性。在加工期間需要對(duì)工件進(jìn)行重復(fù)安裝和拆卸，因此聯(lián)合應(yīng)用工件可以加強(qiáng)產(chǎn)品加工效率。

3 多件裝夾夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 優(yōu)化布置工件

在確定每一次裝夾布置方式和數(shù)量時(shí)需要按照機(jī)床工作臺(tái)尺寸，工件外形尺寸以及機(jī)床生產(chǎn)批量以及行程等，合理設(shè)置各工件之間的距離。在工件安裝完成之后需要具備良好的敞開性，便于集中加工工序。

3.2 精確各定位元件組距離

由于夾具使用一面兩銷定位方式，因此需要按照工件尺寸確定每組定位元件的棱形銷和圓柱銷之間的距離，精確設(shè)計(jì)各定位元件的距離，確保機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件按照程序進(jìn)行移動(dòng)，使各個(gè)工件有精確位置。

3.3 夾緊方式

需要盡量簡化夾緊元件，確保刀具運(yùn)動(dòng)的安全空間，考慮聯(lián)動(dòng)夾緊，同時(shí)夾緊多個(gè)工件，減少夾緊元件。每個(gè)壓板可以同時(shí)夾緊兩個(gè)工件。大部分?jǐn)?shù)控銑床都是應(yīng)用工序集中加工方式，因此無法區(qū)分精加工和粗加工，因此夾緊力比較大，使工件表面留下壓板壓痕，最有效的處理措施就是將銅焊接在工件與壓板接觸面。

3.4 立式夾具設(shè)計(jì)方式

在立式數(shù)控銑床加工時(shí)，切屑會(huì)落在夾具和工件上。因此夾具設(shè)計(jì)過程中需要全面注重排屑問題，會(huì)直接影響連續(xù)加工中心和工序集中。合理排屑不會(huì)對(duì)刀具切削運(yùn)行造成影響；為了確保切屑不會(huì)落在定位元件上，需要全面確保定位精度，使切削液能夠?qū)⑶行紱_刷帶走，也可以使用壓縮空氣吹除切屑。

3.5 臥式夾具設(shè)計(jì)

臥式數(shù)控銑床具備分度工作臺(tái)，因此在加工期間需要使夾具與工作臺(tái)同時(shí)回轉(zhuǎn)。在設(shè)計(jì)多件裝夾夾具時(shí)需要確保各個(gè)工件在回轉(zhuǎn)前后能夠重合。需要使夾具靠近工作臺(tái)邊緣，縮小主軸椎孔端面與工件之間的距離，這樣能夠顯著縮短刀桿長度，利于排屑。

4 數(shù)控銑床夾具設(shè)計(jì)的實(shí)際案例分析

4.1 加工工藝設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)過程中需要準(zhǔn)確找尋工件位置，加工外圓弧之后再實(shí)施倒角操作，之后反面裝夾再進(jìn)行反面倒角。其關(guān)鍵工序在于確保正面和反面倒角的一致性和均勻性，在加工期間夾具的設(shè)計(jì)制造比較簡單，則會(huì)相應(yīng)對(duì)定位裝夾的過程進(jìn)行簡化，這樣能夠確保加工倒角和圓弧的精度。

4.2 夾具結(jié)構(gòu)方案

在制定夾具結(jié)構(gòu)方案時(shí)需要處理的關(guān)鍵問題在于定位和裝夾操作的準(zhǔn)確性，最主要的就是找正。采用兩孔實(shí)施定位裝夾方法大部分都是應(yīng)用一柱一銷方式，所以夾具對(duì)工件的加工和裝夾方法步驟主要表現(xiàn)在以下方面：（1）準(zhǔn)確定位銷邊并且將其固定在工作臺(tái)上；（2）安裝圓柱定位銷和墊板，只需要將稍微擰緊定位銷就可以；（3）準(zhǔn)確找尋兩個(gè)銷的中垂線，并且將其水平錄入到數(shù)控機(jī)床上。（4）合理安裝工件，并且夾緊壓板；（5）讓數(shù)控機(jī)床根據(jù)已經(jīng)編制好的數(shù)控程序，先加工外圓弧之后再實(shí)施倒角；（6）取下工件之后，需要翻轉(zhuǎn)裝夾之后再加工反面倒角。

4.3 工藝流程改進(jìn)

（1）準(zhǔn)確定位夾具直邊；（2）根據(jù)已經(jīng)編制的數(shù)控程序使數(shù)控機(jī)床的數(shù)控程序完成外圓弧加工之后再進(jìn)行倒角操作；（3）取下工件翻轉(zhuǎn)，夾具再加工反面倒角。利用大量的加工實(shí)踐能夠看出，該種工藝路線改進(jìn)方法效果顯著，也能夠極大提升零部件質(zhì)量，其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下方面：零部件不需要重新找準(zhǔn)定位；顯著加強(qiáng)剛性不需要實(shí)施分層加工；顯著提升加工效率；能夠穩(wěn)定倒角加工過程，使零部件的外觀更加精細(xì)；對(duì)于同等類型的夾具在類似的工件加工當(dāng)中也能夠使用。

在對(duì)夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，既需要改進(jìn)圓弧找正，使用百分表找正，顯著提升生產(chǎn)效率，還需要將若干夾具零件組合加工，避免出現(xiàn)較多定位誤差現(xiàn)象，能夠顯著提升零部件剛性。在優(yōu)化改進(jìn)夾持受力點(diǎn)之后，能夠在較大程度上提升加工過程的零件質(zhì)量和穩(wěn)定性能等。

5 結(jié)束語

綜上所述，在數(shù)控機(jī)床機(jī)構(gòu)過程中合理設(shè)計(jì)加工夾具，不僅能夠確保零部件的質(zhì)量和技術(shù)要求，還能夠在較大程度上縮短定位和裝夾時(shí)間，顯著提升工作效率，降低生產(chǎn)成本，獲得滿意的效果。

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