數控銑床工裝夾具設計的內容探析

酈 振

（天津機電職業技術學院，中國 天津 300131）

隨著數控技術的飛速發展，數控銑床的高精度、高速度、復合化等特點越來越明顯，在生產加工中的作用也越來越重要，并已在制造企業中得到大范圍應用。在數控銑床應用過程中，程序調整、刀具準備、工裝夾具準備工裝夾具及工件檢測等環節占據了較大的時間比重，是數控機床加工效率的重要影響因素。下面對就數控銑床工裝夾具設計問題展開深入探討。

1 數控銑床工裝夾具設計的基本要求

數控銑床加工過程對夾具的要求并不復雜，通常只要求可以做到簡單的定位和夾緊即可，其設計原理和通用銑床也基本相同。這里結合數控銑削加工特點，對數控銑床工裝夾具設計的基本要求進行分析。

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，夾具應盡量做到最大限度地開敞。也就是說，工件加工面與夾緊機構的元件間應保持足夠的安全距離，與此同時夾緊機構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、刀套和夾具發生相互干涉；其次，為了確保機床零件安裝方位與數控機床坐標系、編程坐標系方向上的一致，工裝夾具在機床不應當實現定向安裝，并采取措施，使零件定位面和數控機床間保持相應的坐標聯系；再次，應保證夾具具有較好的剛性和穩定性。應盡量避免采取加工過程中更換夾緊點的方式進行設計，若在加工過程中必須更換夾緊點時，設計中應特別注意，不要因夾緊點的更換而對工件或夾具定位精度產生破壞的問題。

此外，設計工裝夾具時，除了要對夾緊、定位等影響產品精度的因素加以考慮外，還應盡量通過設計，使數控銑床的加工過程簡單化，即努力讓加工過程使用靈活、操作方便，并對勞動強度降低和生產安全保證方面提供予以高度的關注。

2 數控銑床工裝夾具設計需注意的幾個問題

2.1 數控銑床工裝夾具設計需要準確原始工藝文件的支持

在進行工裝夾具設計時，設計人員首先需要掌握工序坐標圖、修正后的工序坐標圖等主要工藝文件。

工序坐標圖是以工件結構形狀和具體加工部位等因素為依據，恰當選擇程序的原點、起刀點以及走刀路線。圖中還應對加工部位、起刀點和走刀路線與程序原點相對應坐標的位置進行標注。

而工序坐標修正圖的繪制則是為了建立機床坐標系統和工件坐標系統間的聯系。這樣才能進一步繪出機床上夾具及夾具上工件的安裝情況示意圖，才能準確標注程序原點及相對定位基準的位置尺寸，防止各加工面位置與機械原點發生重合。

2.2 數控銑床工裝夾具設計要保證工件加工的精度

數控銑床工裝夾具設計應確保工件定位的精度以及加工過程的穩定性。為保證機床與夾具聯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儀表來對定位進行確認。同時，依靠工作臺精準移位、轉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。可以說，刀具系統剛度的提升對確保數控銑床工裝夾具精度是十分重要的。

2.3 提高加工效率的數控銑床工裝夾具才是優秀的設計

采用通用化程度較高的通用化、標準化、模塊化工裝夾具，或成組夾具的數控銑床，能夠最大限度地提高夾具組裝與調整的效率，縮短加工準備周期。同時，為提高加工生產效率，可推廣使用液動、氣動或氣液聯合夾緊等裝置，還可采用多工位夾具和可調換夾具等措施。

2.4 設計數控銑床工裝夾具要注意防碰撞的校核

數控技術的發展使得數控銑床加工過程中使用的刀具不斷增加，通常有數十把之多，這樣就較易發生刀具和夾具間發生碰撞的現象。因此，在進行工裝夾具設計時，要認真對工序坐標圖中規定的起刀點與起刀路線進行仔細研究，以避免夾具與機床或刀具發生相互干擾的問題。在數控銑床工裝夾具結構十分復雜的情況下，編程和夾具設計人員應合作制造一個仿真的塑料夾具模型，以對工件側壁凸出部分與夾具能否發生干涉進行觀察，有必要的話，還應進行防碰撞計算，并在加工程序中編入計算結果。

3 數控銑床工裝夾具設計的具體內容及步驟

3.1 對工件進行準確分析，以選擇和制訂相對合理的加工工藝和加工路線

首先應當對數控銑床待加工零件進行認真的分析，搞清楚零件的材料和結構特點，以及加工所要達到的表面精度、熱處理等方面的技術要求。并在分析工件加工的定位基準、加工余量和前后工序聯系等具體情況。這樣才能為合理加工路線的確定提供支持。工裝夾具的設計，還需以機床、刀具的參數為依據，來確定是多次走刀還是一次走刀來完成加工。同時，確定的加工路線應可做到裝夾一次可實現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，從而有效縮短加工工件的裝夾和搬運時間。此外，在批量生產中還可在設計中采用多件、多位夾具來進一步提高數控銑床的加工效率。

3.2 在數控銑床工裝設計中正確選擇對刀點

夾具設計應有助于加工程序的簡化，所以為了便于計算，對刀點應選擇與和零件定位基準換算容易的地點，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。在設計實踐中，通常可將對刀點選擇在工件的基準點上。

3.3 選擇適宜的刀具與切削用量

在工裝夾具設計時，必須對夾具、工件在銑床工作臺上的準確位置仔細考慮。即以數控銑床行程、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，合理選擇刀具種類與長度，并將刀具放置于工作臺最佳位置上。這是避免銑床超程、撞刀等問題的有效措施。

在選擇數控銑床切削用量時，若是粗加工，通常為提高生產率可加大切削量與切削力，這時工裝夾具的穩定性是首先需要考慮的；若為精加工或半精加工時，則在設計中應更為關注工裝夾具的精度問題。

此外，在進行夾具設計時要考慮夾具的標準化與通用化。即盡量使用統一標準，這樣既方便了夾具各零部件間的互換，也提高了數控銑床的生產精度與生產效率。

4 結語

以上是多年數控銑床工裝夾具設計的片面總結，只有不斷深入研究工裝夾具設計過程中的影響因素，從具體生產實際和細節入手，采取切實有效措施，才能使數控銑床工裝夾具設計越來越人性化，也才能使工裝設計更貼近數控銑床的生產實際，從而推動數控機床技術的發展更加實用、更加完美。

［1］趙敏,王金員.機床夾具設計方法[J].機械工程師,2012(9).

［2］王凱.機床夾具設計探析[J].科技與企業,2012(14).