數控銑床工裝夾具設計內容與改進分析

盧曉智+陳俊超

摘 要：隨著數控技術的快速發展，數控銑床在生產和加工中發揮的作用愈發明顯，對于數控銑床的加工質量而言，工裝夾具的設計質量好壞會起到決定性的作用。基于此，本文以數控銑床工裝夾具作為研究核心，先對數控銑床工裝夾具的設計內容進行了分析，然后對數控銑床工裝夾具的改進設計展開了探討，希望能為數控銑床工裝夾具在設計上的進一步完善提供一定的理論參考。

關鍵詞：數控銑床；工裝夾具；換刀

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.067

0 引言

在數控銑床的加工過程中，工裝夾具發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，提高生產工作的效率，降低產品的不良率。目前，數控銑床正向著高效、精密、智能、復合的趨勢發展，這無疑對工裝夾具的設計提出了更高的要求。因此，對數控銑床工裝夾具的設計內容和改進加以分析，有著非常重要的意義。

1 數控銑床工裝夾具的設計內容

1.1 數控銑床工裝夾具的固定方式

在數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，這也叫做夾持構件的固定方式。在使用工裝夾具對工作物進行夾持時，不同時期所夾持的工作物應該保持在完全一致的位置，這樣各個工件在完成加工之后，其參數才會保持在合適的公差范圍以內。工件的夾持利用的是力學中的機械原理，用相對較小的施力在特定環境下可以產生非常大的夾持力。一般而言，夾持構件在設計時不應單獨依靠一個元件進行設計，而應當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，位于工裝夾具內部的夾持機構需要用多種標準化程度較高的零件進行設計。

1.2 數控銑床工裝夾具的設計工藝

在數控銑床工裝夾具的設計工藝方面，首先需要對工裝夾具的加工零件進行全方位的分析，這樣才能在材料的結構和特性等方面對工裝夾具內部的各個零件展現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也是數控銑床工裝夾具的重點設計工藝。在工裝夾具的加工過程中，一定要對各個零件的加工標準和前后工序加以明確，數控銑床所的各項技術參數都會作為工裝夾具工藝設計所需的基礎數據，最終確定下來的參數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產生直接的影響，從而影響到數控銑床的作業時間。

1.3 數控銑床工裝夾具的對刀設計

在設計工裝夾具時，應參照工裝夾具和零件在銑床臺面的具體位置設計對刀，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控銑床在加工的過程中發生撞刀問題。除此之外，對刀的設計也需要重視數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，切削量應適當地增加，這樣才能提高生產效率；若采用精加工，那么在設計時應重點考慮對刀的精度問題[1]。

2 數控銑床工裝夾具的改進設計

2.1 采用一次裝夾多個工件的設計方式

數控銑床的動力主要是通過壓縮空氣的方式產生的，工作人員可以對其進行手動換刀，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故障。所以，我們可以通過減少換刀次數的方式來節省加工時間，從而保障數控銑床能夠處在穩定的狀態下工作。例如，技術人員可以采用一次裝夾多個工件的設計方式，對工裝夾具的技術工藝進行一定的調整，使工裝夾具的換刀次數降到最低的數值。結合工件的外形尺寸以及機床的行程，我們可以設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個工件進行加工時，只需要進行4次換刀即可，這極大地縮短了數控銑床的輔助時間，從而增強了數控銑床的工作效率。

2.2 多件裝夾工裝夾具的設計要點

多件裝夾工裝夾具的設計要點主要包括以下幾個方面：

（1）合理布置工件。在設計時，應結合工件外形、工件尺寸、生產批量、機床行程、機床尺寸等因素來對工件進行合理的布置。各個工件之間應保持合適的距離，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行定位時，應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，其內部的夾緊元件應盡量設計的簡單一些，這樣刀具就會擁有更大的運動空間。在設計時，應采用聯動夾緊的方式來同時將多個工件夾緊。在加工方式上，數控銑床的工序通常會較為集中，這就必然會產生偏大的夾緊力，使工件的表面留下一些壓痕。為了解決這一問題，我們可以在壓板和工件接觸的部位焊一層銅。

（4）立式數控銑床的工裝夾具設計。與普通的數控銑床不同，立式數控銑床在進行加工時，切屑經常會落在工裝夾具上。因此，設計立式數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[2]。

3 總結

綜上所述，數控銑床的生產工作離不開工裝夾具的支持，而工裝夾具的設計質量會直接影響到數控銑床的工作效率。工裝夾具的設計內容主要包括固定方式、設計工藝和對刀這三大方面，因此，對工裝夾具的改進也應該從這三個方面入手，采用一次裝夾多個工件的設計方式，用多件裝夾工裝夾具來代替傳統的工裝夾具，這樣才能提高數控銑床的工作效率，使數控銑床真正實現可持續發展。

參考文獻：

[1]巫懷標.關于數控銑床工裝夾具設計的探討[J].科技展望，2014（13）：24.

[2]酈振.數控銑床工裝夾具設計的內容探析[J].科技視界，2013（22）：107.endprint