酈 振

（天津機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)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(fù)合化等特點(diǎn)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(zhǔn)備、工裝夾具準(zhǔn)備工裝夾具及工件檢測(cè)等環(huán)節(jié)占據(jù)了較大的時(shí)間比重，是數(shù)控機(jī)床加工效率的重要影響因素。下面對(duì)就數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)問題展開深入探討。

1 數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)的基本要求

數(shù)控銑床加工過程對(duì)夾具的要求并不復(fù)雜，通常只要求可以做到簡(jiǎn)單的定位和夾緊即可，其設(shè)計(jì)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(diǎn)，對(duì)數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)的基本要求進(jìn)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(jī)構(gòu)的元件間應(yīng)保持足夠的安全距離，與此同時(shí)夾緊機(jī)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(jī)床零件安裝方位與數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系方向上的一致，工裝夾具在機(jī)床不應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)定向安裝，并采取措施，使零件定位面和數(shù)控機(jī)床間保持相應(yīng)的坐標(biāo)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(diǎn)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，若在加工過程中必須更換夾緊點(diǎn)時(shí)，設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意，不要因夾緊點(diǎn)的更換而對(duì)工件或夾具定位精度產(chǎn)生破壞的問題。

此外，設(shè)計(jì)工裝夾具時(shí)，除了要對(duì)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(jì)，使數(shù)控銑床的加工過程簡(jiǎn)單化，即努力讓加工過程使用靈活、操作方便，并對(duì)勞動(dòng)強(qiáng)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(jì)需注意的幾個(gè)問題

2.1 數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)需要準(zhǔn)確原始工藝文件的支持

在進(jìn)行工裝夾具設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員首先需要掌握工序坐標(biāo)圖、修正后的工序坐標(biāo)圖等主要工藝文件。

工序坐標(biāo)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(dāng)選擇程序的原點(diǎn)、起刀點(diǎn)以及走刀路線。圖中還應(yīng)對(duì)加工部位、起刀點(diǎn)和走刀路線與程序原點(diǎn)相對(duì)應(yīng)坐標(biāo)的位置進(jìn)行標(biāo)注。

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

2.2 數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)要保證工件加工的精度

數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)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(jī)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(yàn)儀表來對(duì)定位進(jìn)行確認(rèn)。同時(shí)，依靠工作臺(tái)精準(zhǔn)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(duì)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(jì)

采用通用化程度較高的通用化、標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)備周期。同時(shí)，為提高加工生產(chǎn)效率，可推廣使用液動(dòng)、氣動(dòng)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(jì)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(jìn)行工裝夾具設(shè)計(jì)時(shí)，要認(rèn)真對(duì)工序坐標(biāo)圖中規(guī)定的起刀點(diǎn)與起刀路線進(jìn)行仔細(xì)研究，以避免夾具與機(jī)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(fù)雜的情況下，編程和夾具設(shè)計(jì)人員應(yīng)合作制造一個(gè)仿真的塑料夾具模型，以對(duì)工件側(cè)壁凸出部分與夾具能否發(fā)生干涉進(jìn)行觀察，有必要的話，還應(yīng)進(jìn)行防碰撞計(jì)算，并在加工程序中編入計(jì)算結(jié)果。

3 數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容及步驟

3.1 對(duì)工件進(jìn)行準(zhǔn)確分析，以選擇和制訂相對(duì)合理的加工工藝和加工路線

首先應(yīng)當(dāng)對(duì)數(shù)控銑床待加工零件進(jìn)行認(rèn)真的分析，搞清楚零件的材料和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及加工所要達(dá)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(zhǔn)、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(jì)，還需以機(jī)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(shí)，確定的加工路線應(yīng)可做到裝夾一次可實(shí)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(yùn)時(shí)間。此外，在批量生產(chǎn)中還可在設(shè)計(jì)中采用多件、多位夾具來進(jìn)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(jì)中正確選擇對(duì)刀點(diǎn)

夾具設(shè)計(jì)應(yīng)有助于加工程序的簡(jiǎn)化，所以為了便于計(jì)算，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選擇與和零件定位基準(zhǔn)換算容易的地點(diǎn)，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(jì)實(shí)踐中，通?？蓪?duì)刀點(diǎn)選擇在工件的基準(zhǔn)點(diǎn)上。

3.3 選擇適宜的刀具與切削用量

在工裝夾具設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)夾具、工件在銑床工作臺(tái)上的準(zhǔn)確位置仔細(xì)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(tái)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(shí)，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(shí)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(shí)，則在設(shè)計(jì)中應(yīng)更為關(guān)注工裝夾具的精度問題。

此外，在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)要考慮夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化。即盡量使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，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(jì)的片面總結(jié)，只有不斷深入研究工裝夾具設(shè)計(jì)過程中的影響因素，從具體生產(chǎn)實(shí)際和細(xì)節(jié)入手，采取切實(shí)有效措施，才能使數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計(jì)越來越人性化，也才能使工裝設(shè)計(jì)更貼近數(shù)控銑床的生產(chǎn)實(shí)際，從而推動(dòng)數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展更加實(shí)用、更加完美。

［1］趙敏,王金員.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)方法[J].機(jī)械工程師,2012(9).

［2］王凱.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)探析[J].科技與企業(yè),2012(14).