數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)中零件裝夾的相關(guān)研究

張欽

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數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)中零件裝夾的相關(guān)研究

張欽

（南京工程學(xué)院，江蘇 南京 211167）

零件裝夾通過夾具對工件和機(jī)床進(jìn)行可靠連接。零件裝夾是否正確、可靠、方便，對工件的加工質(zhì)量和效率有著直接影響。對于數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)來講，必須保證學(xué)生熟練掌握零件裝夾和對刀操作工藝，需要將其作為實(shí)訓(xùn)重要課程。基于零件裝夾特點(diǎn)，制訂相應(yīng)的注意措施，以免由于裝夾不規(guī)范而導(dǎo)致切削過程工件不穩(wěn)定，進(jìn)而出現(xiàn)設(shè)備故障和人身安全事故。

數(shù)控銑床；實(shí)訓(xùn)；零件裝夾；對刀方法

數(shù)控銑床是現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的一種自動加工設(shè)備，雖然設(shè)備結(jié)構(gòu)和加工工藝與一般銑床差異不大，但是自動化水平更高，不僅可以提高工件加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，還可以減少安全事故的產(chǎn)生。將對數(shù)控銑床零件裝夾的研究作為數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)的重要內(nèi)容，要求學(xué)生必須熟練掌握。對數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)零件裝夾和對刀方法以及要求進(jìn)行詳細(xì)分析，為提高學(xué)生實(shí)訓(xùn)效果打好基礎(chǔ)。

1 零件夾具使用現(xiàn)狀

數(shù)控銑床零件裝夾決定著工件加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，因此必須將其作為重點(diǎn)進(jìn)行研究，在實(shí)訓(xùn)過程中總結(jié)并講解零件裝夾方法和要點(diǎn)。數(shù)控銑床加工工件需要機(jī)床、夾具、工件和刀具等各部分之間相互搭配，確定工件和刀具之間的位置關(guān)系，提高被加工面的工序精度，減少加工誤差。其中用于裝夾工件的裝置即為夾具，分為通用夾具和專用夾具兩種類型，其中通用夾具可以滿足裝夾兩種及以上工件，常見的比如三爪卡盤、四爪卡盤、通用心軸等；專用夾具則專門加工某種特定工件的某一工序面設(shè)計(jì)的夾具。在數(shù)控銑床加工工件時應(yīng)用專用夾具，可以提高裝夾效果，降低加工誤差；但是通用夾具需要更長的制造周期，對零件加工進(jìn)度影響較大，因此在保證工件可以達(dá)到設(shè)計(jì)公差標(biāo)準(zhǔn)的前提下，還是以通用夾具裝夾為主，從而有效縮短試制產(chǎn)品制造周期。

2 不同類型工件的裝夾與對刀方法

2.1 長方體工件

2.1.1 裝夾方法

在對長方體工件裝夾方法進(jìn)行研究時，需要以工件設(shè)計(jì)圖紙作為依據(jù)，明確零件編程坐標(biāo)原點(diǎn)位置。長方體工件編程原點(diǎn)位于上表面中心位置，坐標(biāo)系方向?yàn)楣ぜL度，方向?yàn)楣ぜ挾龋较驗(yàn)楣ぜ叨取０凑找韵虏襟E進(jìn)行裝夾：①數(shù)控銑床進(jìn)行全面清潔，將工作臺面擦拭干凈，便可以將平口鉗安裝到工作臺上；②將長方體工件裝夾在平口鉗上，并在工件底面放置等高墊鐵，控制工件長度方向與坐標(biāo)系軸方向一致，且精確調(diào)整工件加工部位最低部位超出平口鉗上表面，避免對工件進(jìn)行加工時刀具會與鉗口產(chǎn)生碰觸[1]；③將待加工的長方體工件夾緊，且要對坐標(biāo)系軸以及工件長度方向打表平行后，將平口鉗穩(wěn)固于數(shù)控銑床工作臺面；④按照工件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對坐標(biāo)系軸和工件寬度方向進(jìn)行打表，確保可以達(dá)到加工部標(biāo)準(zhǔn)；⑤基于加工標(biāo)準(zhǔn)，對長方體工件表面以及工作臺進(jìn)行調(diào)整，確保兩者保持平行。

2.1.2 對刀方法

2.1.2.1、軸對刀

對刀作為數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)的重要內(nèi)容，需要提高對此部分的重視，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)零件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求明確工件原點(diǎn)位置，然后操作對刀，建立工件坐標(biāo)：①基準(zhǔn)邊對刀。利用尋邊器來進(jìn)行對刀操作，可確定工件的左下角為基準(zhǔn)角，保證尋邊器能夠正好接觸到兩個基準(zhǔn)邊。軸尋邊時確定當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)值為，則當(dāng)前基準(zhǔn)邊機(jī)床坐標(biāo)值為+（表示刀具半徑值），然后便可確定軸方向工件原點(diǎn)為=++/2（為工件長度）。軸尋邊時確定當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)值，則基準(zhǔn)邊當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)值為+，然后便可確定軸方向工件原點(diǎn)=++/2（為工件寬度）。②分中對刀。部分工件坐標(biāo)原點(diǎn)會設(shè)置在工件的正中間位置，需要應(yīng)用分中對刀方法處理，相比其他對刀方法，操作更為簡單便利。在進(jìn)行軸左邊尋邊時，確定機(jī)床當(dāng)前坐標(biāo)值為0，右邊尋邊時確定機(jī)床當(dāng)前坐標(biāo)值為00；軸下面尋邊時，確定機(jī)床當(dāng)前坐標(biāo)值為0，軸上邊尋邊機(jī)床當(dāng)前坐標(biāo)值為00[2]。由此可以確定當(dāng)前工件坐標(biāo)原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)值=（0+00）/2，=（0+00）/2.

2.1.2.2軸對刀

進(jìn)行軸對刀操作時，需要分析兩種不同的情況，一種為軸0點(diǎn)處于工件上表面，另一種則為軸0點(diǎn)處于工件下表面，保證對刀方法操作的規(guī)范性。軸頂面對刀，以工件頂面基準(zhǔn)圖作為分析對象，利用塊規(guī)或軸設(shè)定器設(shè)定當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)0，即將塊規(guī)或軸設(shè)定器設(shè)置在長方體工件上表面位置，調(diào)整被測刀具可以與塊規(guī)或軸設(shè)定器正好接觸，可得到一個對應(yīng)的數(shù)值，記為當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)0，由此可以得到工件坐標(biāo)原點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)值=0－（表示塊規(guī)或軸設(shè)定器高度）。軸底面對刀，以工件頂面基準(zhǔn)圖作為分析對象，利用塊規(guī)或軸設(shè)定器設(shè)定當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)0，即將塊規(guī)或軸設(shè)定器設(shè)置在長方體工件下表面位置，調(diào)整被測刀具可以與塊規(guī)或軸設(shè)定器正好接觸，可得到一個對應(yīng)的數(shù)值，記為當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)0，由此可以得到工件坐標(biāo)原點(diǎn)機(jī)床坐標(biāo)值=0－+（表示長方體工件實(shí)際高度）[3]。

2.2 圓柱體工件

2.2.1 裝夾方法

在數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)中針對圓柱體工件的裝夾方法，需要指導(dǎo)學(xué)生按照流程規(guī)范進(jìn)行，掌握以下裝夾要點(diǎn)：①對數(shù)控銑床進(jìn)行全面清理，確保工作臺不存在任何雜污，然后將平口鉗安裝到工作臺上，并打表調(diào)整鉗口方向和坐標(biāo)系軸一致，最后將其鎖緊；②通過等高墊鐵來墊高圓柱體工件，且在攻堅(jiān)一側(cè)設(shè)置形鐵，按照標(biāo)準(zhǔn)將工件裝夾在平口鉗上，并對工件位置進(jìn)行調(diào)整，確保待加工部位最低位置高出鉗口上表面，避免在工件加工時刀具與鉗口產(chǎn)生碰撞[4]；③打表調(diào)整軸和圓柱體工件高度方向保持平行，確定無誤后將工件夾緊；④基于裝夾標(biāo)準(zhǔn)，再次檢查工件上表面和工作臺是否保持平行，并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.2.2 對刀方法

針對圓柱體工件對刀操作時，應(yīng)用最多的就是分中對刀。通過尋邊器對軸左邊尋邊時，確定數(shù)控銑床當(dāng)前坐標(biāo)值為0，軸右邊尋邊時，確定數(shù)控銑床當(dāng)前坐標(biāo)值為00；對軸下邊尋邊時，確定數(shù)控銑床當(dāng)前坐標(biāo)值為0，軸上邊尋邊時，確定數(shù)控銑床當(dāng)前坐標(biāo)值為00.則可以確定當(dāng)前工件坐標(biāo)原點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)值=（0+00）/2，=（0+00）/2.相比長方體工件，對于圓柱體的對刀，要注意在完成軸一側(cè)后，不能移動軸方向，相應(yīng)的完成軸對刀后，軸方向不得進(jìn)行移動，避免影響對刀數(shù)值的準(zhǔn)確性。另外，還可以選擇與長方體工件相同的軸對刀方法，圓柱體工件對刀操作要點(diǎn)相同。

3 薄壁零件裝夾方法分析

3.1 薄壁零件裝夾特點(diǎn)

對比普通零件的加工，對薄壁零件加工時出現(xiàn)質(zhì)量問題的可能性更高，尤其是裝夾不當(dāng)和刀具不合適等會造成零件變形，降低零件加工質(zhì)量。

薄壁零件具有內(nèi)外直徑差距小、強(qiáng)度弱等特點(diǎn)，在加工過程中可通過三爪自定心卡盤固定，各爪點(diǎn)局部不穩(wěn)定，很容易導(dǎo)致工件變形。

以往裝夾過程中，需要控制各夾緊點(diǎn)維持平衡狀態(tài)，需要保持較大的裝夾接觸面[5]。同時，如果刀具選擇不合適，也會對最終加工效果產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致工件熱變形，因此在實(shí)訓(xùn)過程中，需要學(xué)生注意薄壁零件的裝夾方法選擇操作，還需要重視對刀方法。

3.2 薄壁零件裝夾方法

基于薄壁零件剛度低、受持力影響大等特點(diǎn)，在加工過程中經(jīng)常會出現(xiàn)讓刀或吃刀量不均等問題。這樣在進(jìn)行零件裝夾時，需要選擇應(yīng)用開口套裝夾，將原來應(yīng)用的自定心卡盤三點(diǎn)夾緊轉(zhuǎn)變?yōu)檎麍A抱緊，應(yīng)保證內(nèi)外原軸線同軸，且確定端面垂直于內(nèi)孔軸線，調(diào)整兩個平面相互平行。條件允許的情況下改裝卡盤，基于三個卡爪來焊接大弧形軟爪，增大零件的夾持面積，這樣不僅可以夾緊薄壁套，還能夠降低工件變形。

另外，圓盤薄壁零件的加工，對零件形位有著十分精確的要求，可以選擇在花盤上進(jìn)行零件裝夾操作，通過螺釘來固定定位盤，控制定位盤外圓和車床主軸同軸。零件裝夾過程中，對稱利用壓板來提高薄壁套的壓緊效果，以免在一個壓板完全壓緊后在進(jìn)行下一個壓板壓緊操作時，而使薄壁套因?yàn)閵A緊力不均變形。

4 結(jié)束語

此次主要針對長方體和圓柱體工件的裝夾、對刀方法進(jìn)行了簡單分析，并基于特殊的薄壁工件裝夾特點(diǎn)和操作要求做了基礎(chǔ)概述，向?qū)W生證明不同零件選擇的裝夾方法要點(diǎn)，通過不斷練習(xí)便可掌握數(shù)控銑床零件裝夾方法與操作要點(diǎn)。

［1］韓陽.數(shù)銑加工通用裝夾方法［J］.金屬加工（冷加工），2018（5）：57-60.

［2］任健強(qiáng).薄壁零件加工裝夾方法及車削加工技巧［J］.中國設(shè)備工程，2017（13）：124-125.

［3］段若曦.巧借工裝提高零件裝夾速度［J］.機(jī)械工程師，2017（3）：163-164.

［4］余文宇.數(shù)控銑床操作實(shí)訓(xùn)中零件裝夾及對刀方法［J］.科技與創(chuàng)新，2017（4）：143-144.

［5］劉一波.數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)中零件裝夾與對刀方法［J］.機(jī)械工程與自動化，2016（6）：210-211.

2095－6835（2018）23－0070－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.23.070

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕