數(shù)控銑床工裝夾具設(shè)計內(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)合的趨勢發(fā)展，這無疑對工裝夾具的設(shè)計提出了更高的要求。因此，對數(shù)控銑床工裝夾具的設(shè)計內(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，為了防止各個工件在實際加工時出現(xiàn)移動，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。在使用工裝夾具對工作物進(jìn)行夾持時，不同時期所夾持的工作物應(yīng)該保持在完全一致的位置，這樣各個工件在完成加工之后，其參數(shù)才會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)中的機械原理，用相對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)計時不應(yīng)單獨依靠一個元件進(jìn)行設(shè)計，而應(yīng)當(dāng)將多個元件組合起來。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。 

1.2 數(shù)控銑床工裝夾具的設(shè)計工藝 

在數(shù)控銑床工裝夾具的設(shè)計工藝方面，首先需要對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)和特性等方面對工裝夾具內(nèi)部的各個零件展現(xiàn)出來的特點有一個大致的了解。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設(shè)計工藝。在工裝夾具的加工過程中，一定要對各個零件的加工標(biāo)準(zhǔn)和前后工序加以明確，數(shù)控銑床所的各項技術(shù)參數(shù)都會作為工裝夾具工藝設(shè)計所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確定下來的參數(shù)也會決定工裝夾具在工作時的走刀方式。是否使用一次裝夾的方式，以及一次裝夾的成型時間等因素都會對工件的安裝頻數(shù)產(chǎn)生直接的影響，從而影響到數(shù)控銑床的作業(yè)時間。 

1.3 數(shù)控銑床工裝夾具的對刀設(shè)計 

在設(shè)計工裝夾具時，應(yīng)參照工裝夾具和零件在銑床臺面的具體位置設(shè)計對刀，依照刀具的實際長度和特點來選擇合適的刀具類型，再將對刀安置在銑床臺面的合適位置，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，對刀的設(shè)計也需要重視數(shù)控銑床的實際切削量，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)計時應(yīng)重點考慮對刀的精度問題。 

2　數(shù)控銑床工裝夾具的改進(jìn)設(shè)計 

2.1 采用一次裝夾多個工件的設(shè)計方式 

數(shù)控銑床的動力主要是通過壓縮空氣的方式產(chǎn)生的，工作人員可以對其進(jìn)行手動換刀，而在加工中心則可以使其完成自動換刀。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較長，而且加工中心也很容易在換刀時出現(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工件的設(shè)計方式，對工裝夾具的技術(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床的行程，我們可以設(shè)計出一個能同時裝夾8個工件的工裝夾具，即多件裝夾工裝夾具，這種類型的工裝夾具在對8個工件進(jìn)行加工時，只需要進(jìn)行4次換刀即可，這極大地縮短了數(shù)控銑床的輔助時間，從而增強了數(shù)控銑床的工作效率。 

2.2 多件裝夾工裝夾具的設(shè)計要點 

多件裝夾工裝夾具的設(shè)計要點主要包括以下幾個方面： 

（1）合理布置工件。在設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合工件外形、工件尺寸、生產(chǎn)批量、機床行程、機床尺寸等因素來對工件進(jìn)行合理的布置。各個工件之間應(yīng)保持合適的距離，這會有助于工件裝卸、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，這會有助于工件的集中式加工。 

（2）精確定位元件。工裝夾具在對元件進(jìn)行定位時，應(yīng)采用一面兩銷的定位方式，并參照工件的實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)控銑床中的各個運動部件在加工時可以移動到正確的位置。 

（3）改善夾緊方式。對于工裝夾具而言，其內(nèi)部的夾緊元件應(yīng)盡量設(shè)計的簡單一些，這樣刀具就會擁有更大的運動空間。在設(shè)計時，應(yīng)采用聯(lián)動夾緊的方式來同時將多個工件夾緊。在加工方式上，數(shù)控銑床的工序通常會較為集中，這就必然會產(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。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，切屑經(jīng)常會落在工裝夾具上。因此，設(shè)計立式數(shù)控銑床的工裝夾具時，一定要對排屑措施加以考慮。在排屑時，切屑不能影響到刀具的自動工作，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)計質(zhì)量會直接影響到數(shù)控銑床的工作效率。工裝夾具的設(shè)計內(nèi)容主要包括固定方式、設(shè)計工藝和對刀這三大方面，因此，對工裝夾具的改進(jìn)也應(yīng)該從這三個方面入手，采用一次裝夾多個工件的設(shè)計方式，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)控銑床真正實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

來源：《山東工業(yè)技術(shù)》2018年4期