張英

在金屬切削加工中,夾具是裝夾工件的工藝裝備,它直接影響著工件的加工精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。數(shù)控機床加工零件時,首先編制加工零件的程序,再將程序輸入到數(shù)控裝置以控制機床的運動,保證刀具與工件嚴格的按照程序規(guī)定的順序、路程和參數(shù)工作。加工時刀具的進刀點、退刀點等所有刀具的位置都是以工件坐標系來確定,所以編程時先要設(shè)定工件坐標系。只有夾具在機床上找正并固定,夾具上的定位元件及壓緊機構(gòu)將工件固定后才能通過對刀確定工件坐標系的原點,然后將確定好的所有刀具位置點都編入程序,控制刀具從一個位置點到另一個位置點的運動過程中完成工件的加工。在加工下一個工件時就不需要再進行對刀,只需和第一個工件一樣在夾具上定位壓緊后就可以啟動程序加工。因此,只有夾具夾緊工件并通過對刀確定其在加工中心中正確位置后,才能編制加工程序。

設(shè)計夾具前,需要確定加工時使用的定位基準。通過圖紙分析出設(shè)計基準,明確產(chǎn)品需要加工的部位,這些加工部位相對于設(shè)計基準都有尺寸和形位關(guān)系,如位置度、垂直度或平行度等。設(shè)計基準可能不止一個,只有先加工出確定某一部位位置的設(shè)計基準才能以該設(shè)計基準作為定位基準加工這個部位,這樣才能滿足圖紙上要求的各加工部位與設(shè)計基準間的形位和尺寸關(guān)系,加工出質(zhì)量合格的產(chǎn)品。由此分析知,工件定位基準與工件設(shè)計基準其實是一個部位,即基準重合的原則。加工設(shè)計基準往往是工藝的最先工序,選擇毛坯的外形或毛坯孔作為定位基準先加工,然后將設(shè)計基準變?yōu)閵A具定位基準進行各部位的加工即基準統(tǒng)一原則。也可以先加工與設(shè)計基準有尺寸及形位關(guān)系的某一部位,然后以該部位作為定位基準加工設(shè)計基準,最后再以加工好的設(shè)計基準作為定位基準加工其余部位,即互為基準原則。

分析出工件加工時采用的定位基準,就可以開始確定夾具的結(jié)構(gòu)方案。通常夾具是由定位元件、夾緊裝置、對刀引導(dǎo)裝置及夾具體組成。定位元件如支承釘、支承板、V形塊、定位銷等用以確定工件在夾具中的位置,使工件在加工時相對于刀具及切削成形運動處于正確的位置。工件加工時會受到切削力等外力作用而產(chǎn)生移動無法加工,同時為防止工件振動,工件在夾具上定位后還需要通過夾緊裝置將工件固定。無論是定位元件還是夾緊裝置都是通過連接件如螺栓、鍵及定位件如定位銷等將其固定在夾具體上,而夾具體一般是設(shè)計成一塊平板或T形板的樣式。對刀引導(dǎo)裝置是確定夾具相對于刀具的位置或引導(dǎo)刀具進行加工,如對刀塊、鉆套、鏜套等,由于數(shù)控機床中一般配有接觸式測頭、刀具預(yù)調(diào)儀及對刀部件等設(shè)備,同時由程序控制的準確的定位精度,因此數(shù)控機床中的夾具不需要對刀引導(dǎo)裝置,只要求有定位和夾緊的功能,如加工一組孔,孔的位置已經(jīng)在程序中確定,加工時刀具直接按程序要求的各參數(shù)運行,因此數(shù)控機床夾具比普通機床夾具的結(jié)構(gòu)要簡單,制造費用減少了,節(jié)約了成本。

與普通機床相比數(shù)控機床的夾具有很多優(yōu)點,其中最主要的是提高了加工效率,數(shù)控機床如加工中心因為自帶有自動換刀系統(tǒng),刀具庫中可以存放各種不同類型的刀具如鉆頭、銑刀,加工時若工件某一部位需要先銑后鉆的可以將在普通機床如鉆床、銑床上加工部位合并到一臺數(shù)控機床上用同一個夾具上加工,這樣只需一套夾具,節(jié)省了成本。如下圖1所示夾具,在這道工序中即有銑面又有鉆孔。因為加工中心用程序控制不同刀具,夾具結(jié)構(gòu)可以不用對刀裝置結(jié)構(gòu)相對簡單,根據(jù)需要還可以將不同工序的夾具放在一起同時加工,前道工序的工件加工完后裝到下道工序的夾具中,同時向前道工件的夾具裝入下一個工件,這可以通過編程實現(xiàn)。一般在普通機床上如鉆床,夾具一次加工一個工件,而在加工中心中可以設(shè)計成能加工多個工件的夾具。如圖2所示,一個夾具同時固定兩個相同的工件;還可以在工作臺上放置一個工件兩道工序的夾具同時加工。

通過以上概述,數(shù)控機床夾具能適應(yīng)數(shù)控機床的高精度、高效率、多方向同時加工及單小批生產(chǎn)的特點。

參考文獻

[1] 王啟平.機械制造工藝學(xué)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.

[2] 朱鵬超.數(shù)控加工技術(shù)[M].高等教育出版社.