數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計的內(nèi)容探析

酈 振

（天津機電職業(yè)技術(shù)學院，中國 天津 300131）

隨著數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控銑床的高精度、高速度、復合化等特點越來越明顯，在生產(chǎn)加工中的作用也越來越重要，并已在制造企業(yè)中得到大范圍應(yīng)用。在數(shù)控銑床應(yīng)用過程中，程序調(diào)整、刀具準備、工裝夾具準備工裝夾具及工件檢測等環(huán)節(jié)占據(jù)了較大的時間比重，是數(shù)控機床加工效率的重要影響因素。下面對就數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計問題展開深入探討。

1 數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計的基本要求

數(shù)控銑床加工過程對夾具的要求并不復雜，通常只要求可以做到簡單的定位和夾緊即可，其設(shè)計原理和通用銑床也基本相同。這里結(jié)合數(shù)控銑削加工特點，對數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計的基本要求進行分析。

首先，為了保證工件待加工面能夠在加工過程中得到充分的暴露，夾具應(yīng)盡量做到最大限度地開敞。也就是說，工件加工面與夾緊機構(gòu)的元件間應(yīng)保持足夠的安全距離，與此同時夾緊機構(gòu)的元件要盡可能的低，以避免加工過程中銑床主軸套筒或是刃具、刀套和夾具發(fā)生相互干涉；其次，為了確保機床零件安裝方位與數(shù)控機床坐標系、編程坐標系方向上的一致，工裝夾具在機床不應(yīng)當實現(xiàn)定向安裝，并采取措施，使零件定位面和數(shù)控機床間保持相應(yīng)的坐標聯(lián)系；再次，應(yīng)保證夾具具有較好的剛性和穩(wěn)定性。應(yīng)盡量避免采取加工過程中更換夾緊點的方式進行設(shè)計，若在加工過程中必須更換夾緊點時，設(shè)計中應(yīng)特別注意，不要因夾緊點的更換而對工件或夾具定位精度產(chǎn)生破壞的問題。

此外，設(shè)計工裝夾具時，除了要對夾緊、定位等影響產(chǎn)品精度的因素加以考慮外，還應(yīng)盡量通過設(shè)計，使數(shù)控銑床的加工過程簡單化，即努力讓加工過程使用靈活、操作方便，并對勞動強度降低和生產(chǎn)安全保證方面提供予以高度的關(guān)注。

2 數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計需注意的幾個問題

2.1 數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計需要準確原始工藝文件的支持

在進行工裝夾具設(shè)計時，設(shè)計人員首先需要掌握工序坐標圖、修正后的工序坐標圖等主要工藝文件。

工序坐標圖是以工件結(jié)構(gòu)形狀和具體加工部位等因素為依據(jù)，恰當選擇程序的原點、起刀點以及走刀路線。圖中還應(yīng)對加工部位、起刀點和走刀路線與程序原點相對應(yīng)坐標的位置進行標注。

而工序坐標修正圖的繪制則是為了建立機床坐標系統(tǒng)和工件坐標系統(tǒng)間的聯(lián)系。這樣才能進一步繪出機床上夾具及夾具上工件的安裝情況示意圖，才能準確標注程序原點及相對定位基準的位置尺寸，防止各加工面位置與機械原點發(fā)生重合。

2.2 數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計要保證工件加工的精度

數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計應(yīng)確保工件定位的精度以及加工過程的穩(wěn)定性。為保證機床與夾具聯(lián)系表面的耐磨性與形狀精度，可通過在夾具底座安裝傳感器或檢驗儀表來對定位進行確認。同時，依靠工作臺精準移位、轉(zhuǎn)位和采用剛性良好刀具來保證夾具敞開性、加工孔的垂直度、同軸度良好?？梢哉f，刀具系統(tǒng)剛度的提升對確保數(shù)控銑床工裝夾具精度是十分重要的。

2.3 提高加工效率的數(shù)控銑床工裝夾具才是優(yōu)秀的設(shè)計

采用通用化程度較高的通用化、標準化、模塊化工裝夾具，或成組夾具的數(shù)控銑床，能夠最大限度地提高夾具組裝與調(diào)整的效率，縮短加工準備周期。同時，為提高加工生產(chǎn)效率，可推廣使用液動、氣動或氣液聯(lián)合夾緊等裝置，還可采用多工位夾具和可調(diào)換夾具等措施。

2.4 設(shè)計數(shù)控銑床工裝夾具要注意防碰撞的校核

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)控銑床加工過程中使用的刀具不斷增加，通常有數(shù)十把之多，這樣就較易發(fā)生刀具和夾具間發(fā)生碰撞的現(xiàn)象。因此，在進行工裝夾具設(shè)計時，要認真對工序坐標圖中規(guī)定的起刀點與起刀路線進行仔細研究，以避免夾具與機床或刀具發(fā)生相互干擾的問題。在數(shù)控銑床工裝夾具結(jié)構(gòu)十分復雜的情況下，編程和夾具設(shè)計人員應(yīng)合作制造一個仿真的塑料夾具模型，以對工件側(cè)壁凸出部分與夾具能否發(fā)生干涉進行觀察，有必要的話，還應(yīng)進行防碰撞計算，并在加工程序中編入計算結(jié)果。

3 數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計的具體內(nèi)容及步驟

3.1 對工件進行準確分析，以選擇和制訂相對合理的加工工藝和加工路線

首先應(yīng)當對數(shù)控銑床待加工零件進行認真的分析，搞清楚零件的材料和結(jié)構(gòu)特點，以及加工所要達到的表面精度、熱處理等方面的技術(shù)要求。并在分析工件加工的定位基準、加工余量和前后工序聯(lián)系等具體情況。這樣才能為合理加工路線的確定提供支持。工裝夾具的設(shè)計，還需以機床、刀具的參數(shù)為依據(jù)，來確定是多次走刀還是一次走刀來完成加工。同時，確定的加工路線應(yīng)可做到裝夾一次可實現(xiàn)多方位加工或一次加工成形。這樣能夠極大地減少工件安裝次數(shù)，從而有效縮短加工工件的裝夾和搬運時間。此外，在批量生產(chǎn)中還可在設(shè)計中采用多件、多位夾具來進一步提高數(shù)控銑床的加工效率。

3.2 在數(shù)控銑床工裝設(shè)計中正確選擇對刀點

夾具設(shè)計應(yīng)有助于加工程序的簡化，所以為了便于計算，對刀點應(yīng)選擇與和零件定位基準換算容易的地點，這樣不僅在銑床上找正容易，也便于加工中的檢查，從而有效的減少加工誤差。在設(shè)計實踐中，通?？蓪Φ饵c選擇在工件的基準點上。

3.3 選擇適宜的刀具與切削用量

在工裝夾具設(shè)計時，必須對夾具、工件在銑床工作臺上的準確位置仔細考慮。即以數(shù)控銑床行程、加工部位刀具配置，以及刀具長度和工件加工軌跡等條件為依據(jù)，合理選擇刀具種類與長度，并將刀具放置于工作臺最佳位置上。這是避免銑床超程、撞刀等問題的有效措施。

在選擇數(shù)控銑床切削用量時，若是粗加工，通常為提高生產(chǎn)率可加大切削量與切削力，這時工裝夾具的穩(wěn)定性是首先需要考慮的；若為精加工或半精加工時，則在設(shè)計中應(yīng)更為關(guān)注工裝夾具的精度問題。

此外，在進行夾具設(shè)計時要考慮夾具的標準化與通用化。即盡量使用統(tǒng)一標準，這樣既方便了夾具各零部件間的互換，也提高了數(shù)控銑床的生產(chǎn)精度與生產(chǎn)效率。

4 結(jié)語

以上是多年數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計的片面總結(jié)，只有不斷深入研究工裝夾具設(shè)計過程中的影響因素，從具體生產(chǎn)實際和細節(jié)入手，采取切實有效措施，才能使數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計越來越人性化，也才能使工裝設(shè)計更貼近數(shù)控銑床的生產(chǎn)實際，從而推動數(shù)控機床技術(shù)的發(fā)展更加實用、更加完美。

［1］趙敏,王金員.機床夾具設(shè)計方法[J].機械工程師,2012(9).

［2］王凱.機床夾具設(shè)計探析[J].科技與企業(yè),2012(14).