銑用花盤的設計與應用

吳瑞凱,王致剛（青島港灣學院實訓中心,山東　青島　266404）

銑用花盤的設計與應用

吳瑞凱,王致剛
（青島港灣學院實訓中心,山東青島266404）

摘要：本文介紹的銑用花盤，是利用臥式銑床改進加工方式，設計制造了“銑用花盤”夾具，從而切實解決了在現(xiàn)有硬件條件下零件的加工難點問題，生產(chǎn)效率成倍提高，極大地降低了生產(chǎn)成本。該夾具結構簡單，實用、易于操作，實用性突出。

關鍵詞：銑用花盤;效益;實用性

1　引言

銑槽設備在市場上有標準的，也有非標準的，通常所見到的設備有：銑床，CNC，銑槽機，小型臥銑，龍門銑等。

但對于一些中小企業(yè)，設備不是很齊全，若要加工如圖1所示的零件，可能很難實現(xiàn)其加工。如圖1所示：起初的加工工藝中兩個端面槽和直徑150mm定位孔在數(shù)控設備加工中心上完成，使用直徑8mm、直徑10mm的硬質合金刀具由粗加工到精加工，切削時間1個多小時，加工時間長，刀具費用成本高，設備損耗大?，F(xiàn)有普通車床工件回轉直徑超出加工范圍，為此經(jīng)過多次考慮設計與制造了銑用花盤夾具。

2　銑用花盤設計

2.1設計技術指標

夾具是機械加工工藝系統(tǒng)的一個重要組成部分。為保證工件某工序的加工要求，必須滿足三個條件：（1）一批工件在夾具中占有正確的加工位置；（2）夾具裝夾在機床上的準確位置；（3）刀具相對夾具的準確位置。

結合零件的加工特點，結合實際設計夾具，利用臥式銑床改進加工方式，設計制作了“銑用花盤”夾具，使工件在主軸中旋轉，刀具做進給運動，實現(xiàn)車削加工方法。從而切實解決了在現(xiàn)有硬件條件下零件的加工難點問題，而且生產(chǎn)效率成倍提高，極大地降低了生產(chǎn)成本。

2.2工作原理

“銑用花盤”夾具是工件通過夾具在主軸旋轉，刀具做進給運動，實現(xiàn)車削的加工方法。

銑用花盤工作過程如圖1示：

圖1　銑用花盤結構簡圖

2.3相關設計

2.3.1板料加工時受力分析

板料在加工過程中，由于板料要裝夾在臥式銑床的主軸上，因為臥式銑床主軸在旋轉時，板料會出現(xiàn)離心現(xiàn)象，因此在設計時要考慮板料的離心力。

板料在切削加工過程中，刀具切入工件必然產(chǎn)生切削力。切削力除了工件上的切削層和已加工表面產(chǎn)生彈性變形、塑性變形外，所形成的切削與刀具的前刀面之間及工件的已加工表面與刀具的后刀面之間還要發(fā)生摩擦，因此在切削加工時必然要克服材料的變形抗力及前后刀面的摩擦阻力。

2.3.2板料夾具設計

（1）夾緊力的方向和作用點的確定。夾緊力的方向盡可能垂直于工件主要定位基準面，使其與定位元件接觸面積較大，工件變形小，且夾緊可靠。

因此這套夾具直接用一塊方形板材作為工件的支撐，這樣能保證工件旋轉時使其與定位元件接觸面積較大，加工工件變形小，且夾緊可靠，而且夾緊機構加工制造簡單。

（2）夾緊力大小與夾緊力結構設計的確定。夾緊力的大小必須適當。過小，工件在加工過程中產(chǎn)生移動，破壞定位；過大使工件和夾具產(chǎn)生夾緊變形，影響夾緊變形。切削力在加工過程中變化的，因此夾緊力的大小我通過實驗法確定。我通過實驗法加工的方法，在最不利的加工條件下進行加工，從而確定出在加工中所需要的最大夾緊力。

經(jīng)過加工實驗，最后確定當壓緊螺母的直徑為Φ16mm時壓緊力完全能把工件夾緊，能滿足加工的要求。

在設計夾緊機構時，主要從加工毛坯裝夾、操作的安全性、操作效率的高效性來綜合考慮設計，使設計的結構更加簡單實用。工件在裝夾過程，其中有一個螺母起到支撐的作用，可以很好地解決加工者的疲勞程度，從而很好地保證操作者安全。

2.3.3刀具夾具設計

通過對加工工件材料、工件加工工藝分析和降低加工刀具成本，選用高速鋼材料的車刀。此套刀具夾具如圖4所示。裝夾部分直接用螺栓緊固在臥式銑床的導軌上，把刀具的工作部分直接用2個M 10的螺栓緊固在裝夾結構中，通過加工深度調整刀具的伸出長度。這套刀具夾具能很好地滿足刀具相對夾具的準確位置。而且刀具安裝簡便、快捷、結構剛性好。

3　銑用花盤的使用

“銑用花盤”投入使用以來，對外加工定量300件生產(chǎn)周期提前20天完成加工任務；節(jié)省硬合金刀具損耗費用約1500元；節(jié)省其它生產(chǎn)成本約2100元?！般娪没ūP”投入使用，有效節(jié)約了生產(chǎn)時間，生產(chǎn)效率成倍提高，有效降低了生產(chǎn)成本，應用效果非常顯著。

4　結束語

該套夾具設計時由于受學院現(xiàn)有普通車床工件回轉直徑超出加工范圍，為此經(jīng)過多次考慮，設計改進，結合零件的加工特點，屬于直徑比較大，長度較短的盤類零件，利用臥式銑床改進加工方式，制作完成了“銑用花盤”夾具，使工件在主軸中旋轉，刀具做進給運動，實現(xiàn)車削加工的方法，采用“銑用花盤”夾具后，在專用刀架上安裝普通的高速鋼車刀加工兩個端面槽和定位孔。經(jīng)試用完全符合批量生產(chǎn)要求，適用性突出。該套夾具獲青島港集團2012年度工屬具技術革新成果二等獎。

參考文獻:

[1]王洪林編.金屬切削原理與刀具[J].北京:山東大學出版社,2003.

[2]王光斗,王春福編.機床夾具設計手冊[S].上海:上海科技技術出版社,2000.

作者簡介：吳瑞凱，男，山東臨沂人，助理工程師，技師，教師，主要從事：機械制造理論課程授課及機械加工實訓課程授課。