數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)內(nèi)容與改進(jìn)分析

盧曉智　陳俊超

0　引言

在數(shù)控銑床的加工過程中，工裝夾具發(fā)揮著不可替代的重要作用，它能夠確保機(jī)床、工具、工件等裝置保持在正確的位置，從而減少加工所需的材料成本，提高生產(chǎn)工作的效率，降低產(chǎn)品的不良率。目前，數(shù)控銑床正向著高效、精密、智能、復(fù)合的趨勢(shì)發(fā)展，這無(wú)疑對(duì)工裝夾具的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。因此，對(duì)數(shù)控銑床工裝夾具的設(shè)計(jì)內(nèi)容和改進(jìn)加以分析，有著非常重要的意義。 

1　數(shù)控銑床工裝夾具的設(shè)計(jì)內(nèi)容 

1.1 數(shù)控銑床工裝夾具的固定方式 

在數(shù)控銑床工裝夾具的固定方式上，為了防止各個(gè)工件在實(shí)際加工時(shí)出現(xiàn)移動(dòng)，工件的固定方向必須要與作用力的方向保持一致，這也叫做夾持構(gòu)件的固定方式。在使用工裝夾具對(duì)工作物進(jìn)行夾持時(shí)，不同時(shí)期所夾持的工作物應(yīng)該保持在完全一致的位置，這樣各個(gè)工件在完成加工之后，其參數(shù)才會(huì)保持在合適的公差范圍以內(nèi)。工件的夾持利用的是力學(xué)中的機(jī)械原理，用相對(duì)較小的施力在特定環(huán)境下可以產(chǎn)生非常大的夾持力。一般而言，夾持構(gòu)件在設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)單獨(dú)依靠一個(gè)元件進(jìn)行設(shè)計(jì)，而應(yīng)當(dāng)將多個(gè)元件組合起來。在加工元件的過程中，工作物需要事先完成拆卸或安裝。為了使工裝夾具能夠快速完成固定，位于工裝夾具內(nèi)部的夾持機(jī)構(gòu)需要用多種標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的零件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 

1.2 數(shù)控銑床工裝夾具的設(shè)計(jì)工藝 

在數(shù)控銑床工裝夾具的設(shè)計(jì)工藝方面，首先需要對(duì)工裝夾具的加工零件進(jìn)行全方位的分析，這樣才能在材料的結(jié)構(gòu)和特性等方面對(duì)工裝夾具內(nèi)部的各個(gè)零件展現(xiàn)出來的特點(diǎn)有一個(gè)大致的了解。除了工裝夾具的材料之外，零件的精度和熱處理技術(shù)也是數(shù)控銑床工裝夾具的重點(diǎn)設(shè)計(jì)工藝。在工裝夾具的加工過程中，一定要對(duì)各個(gè)零件的加工標(biāo)準(zhǔn)和前后工序加以明確，數(shù)控銑床所的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)都會(huì)作為工裝夾具工藝設(shè)計(jì)所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確定下來的參數(shù)也會(huì)決定工裝夾具在工作時(shí)的走刀方式。是否使用一次裝夾的方式，以及一次裝夾的成型時(shí)間等因素都會(huì)對(duì)工件的安裝頻數(shù)產(chǎn)生直接的影響，從而影響到數(shù)控銑床的作業(yè)時(shí)間。 

1.3 數(shù)控銑床工裝夾具的對(duì)刀設(shè)計(jì) 

在設(shè)計(jì)工裝夾具時(shí)，應(yīng)參照工裝夾具和零件在銑床臺(tái)面的具體位置設(shè)計(jì)對(duì)刀，依照刀具的實(shí)際長(zhǎng)度和特點(diǎn)來選擇合適的刀具類型，再將對(duì)刀安置在銑床臺(tái)面的合適位置，這么做是為了避免數(shù)控銑床在加工的過程中發(fā)生撞刀問題。除此之外，對(duì)刀的設(shè)計(jì)也需要重視數(shù)控銑床的實(shí)際切削量，這需要按照加工程度來確定。若采用粗加工，切削量應(yīng)適當(dāng)?shù)卦黾?，這樣才能提高生產(chǎn)效率；若采用精加工，那么在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮對(duì)刀的精度問題。 

2　數(shù)控銑床工裝夾具的改進(jìn)設(shè)計(jì) 

2.1 采用一次裝夾多個(gè)工件的設(shè)計(jì)方式 

數(shù)控銑床的動(dòng)力主要是通過壓縮空氣的方式產(chǎn)生的，工作人員可以對(duì)其進(jìn)行手動(dòng)換刀，而在加工中心則可以使其完成自動(dòng)換刀。在加工的過程中，表面的加工可以用依次換刀的方式來完成，但是這種方式的耗時(shí)較長(zhǎng)，而且加工中心也很容易在換刀時(shí)出現(xiàn)故障。所以，我們可以通過減少換刀次數(shù)的方式來節(jié)省加工時(shí)間，從而保障數(shù)控銑床能夠處在穩(wěn)定的狀態(tài)下工作。例如，技術(shù)人員可以采用一次裝夾多個(gè)工件的設(shè)計(jì)方式，對(duì)工裝夾具的技術(shù)工藝進(jìn)行一定的調(diào)整，使工裝夾具的換刀次數(shù)降到的數(shù)值。結(jié)合工件的外形尺寸以及機(jī)床的行程，我們可以設(shè)計(jì)出一個(gè)能同時(shí)裝夾8個(gè)工件的工裝夾具，即多件裝夾工裝夾具，這種類型的工裝夾具在對(duì)8個(gè)工件進(jìn)行加工時(shí)，只需要進(jìn)行4次換刀即可，這極大地縮短了數(shù)控銑床的輔助時(shí)間，從而增強(qiáng)了數(shù)控銑床的工作效率。 

2.2 多件裝夾工裝夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 

多件裝夾工裝夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面： 

（1）合理布置工件。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合工件外形、工件尺寸、生產(chǎn)批量、機(jī)床行程、機(jī)床尺寸等因素來對(duì)工件進(jìn)行合理的布置。各個(gè)工件之間應(yīng)保持合適的距離，這會(huì)有助于工件裝卸、切屑清除等工作。另外，工件在安裝之后應(yīng)具有良好的敞開性，這會(huì)有助于工件的集中式加工。 

（2）精確定位元件。工裝夾具在對(duì)元件進(jìn)行定位時(shí)，應(yīng)采用一面兩銷的定位方式，并參照工件的實(shí)際尺寸來精確地定位每組元件中菱形銷與圓柱銷的距離，從而保證數(shù)控銑床中的各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件在加工時(shí)可以移動(dòng)到正確的位置。 

（3）改善夾緊方式。對(duì)于工裝夾具而言，其內(nèi)部的夾緊元件應(yīng)盡量設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單一些，這樣刀具就會(huì)擁有更大的運(yùn)動(dòng)空間。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用聯(lián)動(dòng)夾緊的方式來同時(shí)將多個(gè)工件夾緊。在加工方式上，數(shù)控銑床的工序通常會(huì)較為集中，這就必然會(huì)產(chǎn)生偏大的夾緊力，使工件的表面留下一些壓痕。為了解決這一問題，我們可以在壓板?工件接觸的部位焊一層銅。 

（4）立式數(shù)控銑床的工裝夾具設(shè)計(jì)。與普通的數(shù)控銑床不同，立式數(shù)控銑床在進(jìn)行加工時(shí)，切屑經(jīng)常會(huì)落在工裝夾具上。因此，設(shè)計(jì)立式數(shù)控銑床的工裝夾具時(shí)，一定要對(duì)排屑措施加以考慮。在排屑時(shí)，切屑不能影響到刀具的自動(dòng)工作，也不能落在工裝夾具的元件表面，這樣才能確保元件的高精度定位。 

3　總結(jié) 

綜上所述，數(shù)控銑床的生產(chǎn)工作離不開工裝夾具的支持，而工裝夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量會(huì)直接影響到數(shù)控銑床的工作效率。工裝夾具的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括固定方式、設(shè)計(jì)工藝和對(duì)刀這三大方面，因此，對(duì)工裝夾具的改進(jìn)也應(yīng)該從這三個(gè)方面入手，采用一次裝夾多個(gè)工件的設(shè)計(jì)方式，用多件裝夾工裝夾具來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工裝夾具，這樣才能提高數(shù)控銑床的工作效率，使數(shù)控銑床真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

來源：《山東工業(yè)技術(shù)》2018年4期