小動作大趨勢

崔巍

摘 要：文章從電控永磁系統的基本工作原理出發，利用其公式計算切削力說明夾緊力，用實例結合電控永磁吸盤操作方式進行裝夾方式的分析，電控永磁系統在工作中不需要電能，只靠永磁吸力夾持工件，裝夾與松開的效率非常高。闡述金屬切削在數控機床上使用電控永磁夾具，對比常規夾具的優勢，提升夾具系統在加工系統中整體水平。

關鍵詞：金屬切削；永磁吸盤；裝夾

接軌世界，牽引未來。公司已瞄準了世界一流的科技。盡快實現“把中車建設成為軌道交通裝備行業世界級企業”的宏偉愿望。

金屬切削技術是一種綜合多學科、復雜技術，一般由多種小型“系統”（例如“機械系統”、“電氣系統”、“夾具系統”、“刀具系統”等）組合而成。“加工系統”主要由機床、夾具和刀具等組成，其中機床是 “加工系統”的平臺，是任何加工作業的前提，刀具是“加工系統”的加工手段，夾具是使得加工物件固定的保證，三者作用類比“木桶原理”的管理理論，木桶總共能夠容納多少體積的水，這不是木桶最高的那塊桶板所決定，而是由“最矮桶板”所決定，這也是因為水往低處流的道理所決定。反過來說，切削系統的“最矮的桶板”的修補工作，對整個系統整體加工水平的提升有著重要影響。

根據目前的相關技術發展情況來看，機床系統、刀具系統都不是“加工系統”的“最矮桶板”，“最矮桶板”而是“加工系統”夾具系統。在日常的加工生產過程中，經常發生機床的動態精度與性能達不到相關精度要求，在高速切削加工中振動較大；刀具使用壽命較短，經常發生崩刃的現象，這些現象都是由于刀具系統的性能較差造成，使得 “加工系統”的整體切削剛醒較弱，抗振性差，而此類問題甚至得不到相應的重視。

公司轉向架制造中心機加車間數控設備又新配備了先進裝備——北京金萬眾科技發展有限公司提供的，意大利泰磁公司Tecnomagnete S.p.A.發明的電控永磁吸盤。

電控永磁系統是通過電控系統對不同永磁材料內部磁路分布進行控制和轉換的操作，系統內部永磁磁場形成一個平衡，對外表現為充磁（MAG）、消磁（DEMAG）現象。充磁失一種夾緊狀態；消磁是一種放松狀態。

電控永磁吸盤切削力估算公式：

切削參數：銑邊，單邊5MM，立銑刀80，四刃，主軸320rev/min，進給0.2/齒。

切削力分析如下：

F： 切屑力[N]

Ks：比切削阻力[kgf/m㎡]

W： 切削寬度[㎜]

Fz：進給[㎜/刃]

Z：刃數

S：主軸轉速[rev/min]

D：切深[㎜]

V：切削速度[m/s]

[F]：許可切削力[N]

Fp：單個磁極吸力[N]

N：磁極個數[㎜]

f：摩擦系數[㎜/刃]

a：導磁性系數

t：表面質量系數[rev/min]

h：導磁墊高度系數[㎜]

S：安全系數[m/s]

根據以上計算可見：N=749/44.1=17，即對于以上切削參數，在5倍安全系數下，需覆蓋17個以上的磁極，方可保證安全切削！！根據具體的工件厚度、切削用量等值的變化其值會有所變化。

下面把在工作中的經驗及磁盤使用的優勢做一總結，愿與大家共同探討

首先在 “加工系統”的金屬切削數控機床上的夾具進行改進，將常規的替換成一種新型的電控永磁夾具，采用新型的電控永磁夾具有著較多的獨特優勢。采用新型的電控永磁夾具有如下優勢：（1）提高機床工作臺面與行程的利用率，增大工件的尺寸，使得工件的尺寸與臺面相當，或超出工作臺面；（2）使用磁盤四周定位，在安裝磁盤時一定要將磁盤用磁力表找正。X、Y、z方向定位準確，垂直。

（1）切削加工過程中排除刀具的干涉，實現裝夾一次、加工五面的效果，對工件的加工效率有了較好的提高，同時也避免多次的裝夾工作給工件的定位造成誤差；

（2）一般夾具夾緊力在工件底部表層（10毫米以內）產生，而工件的上部自然舒展，在完成加工后，松開工件裝夾，加工工件無任何應力反彈產生，對工件的加工精度有著較高的保證；

（3）采用自動調平裝置增多支撐點，且使得工件更為穩固，支撐接觸點夾緊力均勻分布，極小的加工切削振動，切削振動造成的刀具和機床造成的損害得到了大幅度的降低，從而刀具和機床使用壽命得到了較好的提高。

（4）電控永磁系統在工作中首先充磁，工件只靠永磁吸力夾持，在這夾持過程中不再需要電能，這樣消除了在加工過程中斷電等的突發情況使得工件脫掉的危險。電控永磁系統的使用操作方法簡單、快捷，電控器系統操作面板采用白、黃、綠三按鈕設計，系統消磁（DEMAG）時，黃、白按鈕一起按下，系統充磁（MAG）時，黃、綠按鈕一起按下，充磁與消磁的相互轉換時間非常之短，通常只需1～2秒鐘即可完成，使得系統的裝夾與松開動作有著較高的工作效率。

（5）電控永磁系統使用電能充磁和消磁，且只有1～2秒鐘的時間，工作安全、強勁、高效，電控永磁系統由于采用電磁轉換，不需要許多常規夾具的傳統氣壓、液壓、機械夾具系統等，相關的氣、液、電路及蓄能器的高要求的配置也得到了避免，從而也降低了相關設備造成的不安全隱患，使得系統更加的節能、環保、經濟。

在使用時，盡可能增加磁極的個數，并保證工件表面與磁柱之間的良好接觸，在刀具選擇、切削用量選擇合適，并盡可能降低切削力，使其小于估算值，增加裝卡工件的安全性。

參考文獻：

[1]專著格式：作者：趙長明.劉萬菊版本.數控加工工藝及設備出版地：北京市出版者，高等教育出版社出版年，2002.

[2]互聯網文章格式：匿名.提高模具加工和試模的綜合效能.太空模具網，2016-03-16.