數控加工中的工藝與夾具設計若干問題探討

韓玉娟 何峰

摘要：隨著數控加工技術的進步和不斷改進，智能化的數控加工技術明顯的提高了企業生產加工效率和質量。但是在數控加工中使用傳統夾具時，會使得整個過程的自動化程度和生產效率降低。為了解決這個問題，相關的研究人員一直在不斷改進加工的工藝和夾具的設計，通過設計出合理的輔助工具，以此來滿足企業生產加工的需求，縮短裝夾、定位時間，由此提高企業的生產效率。通過之前的經驗可以得知加工工藝和夾具的優化設計可以降低生產成本，提高產品的質量。文章主要討論了數控加工的工藝流程和夾具設計中的若干問題。

關鍵詞：數控加工;工藝;夾具設計

中圖分類號：TG659? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）08-0077-02

0? 引言

數控加工工藝有著傳統機械加工方法無法比擬的高精度、高穩定性、高自動化等優點，能夠滿足現如今社會對于這類產品的高需求，因此數控加工工藝在整個制造業中所占比例越來越大。在數控零部件的生產加工過程中，工件產品的精確性完全是由加工中心的夾具設計所確定的，因此，對于設計人員來說，除了要明確設計的基本工藝、對刀點和具體尺寸參數以外，也要提高數控機械設備的工作質量。將輔助加工夾具運用到各類的加工中心去，進而促進數控加工技術的進步和整個制造行業的健康穩定發展。

1? 數控加工工藝

1.1 加工原則? 在數控加工的時候，不能只是憑空想象，一定要結合實際的生產工作進行相關方案的確定，在確定方案的過程中一般會圍繞以下加工的幾個原則展開。第一個原則就是由遠及近的加工方式，在數控加工過程中進行走刀操作的時候應該先開始進行遠處的操作，在由遠及近的進行加工，這樣可以縮短刀具的加工頻率和空刀次數。第二個原則就是要確保加工的穩定性，數控加工一般會采用自動化的設備，穩定性一般來說都是可以控制得很好，但是在加工的過程中也可能會因為基準出現誤差而使加工的產品出現一些問題，因此需要在加工過程中確定好夾具的穩定性，這樣可以大大的提高加工的穩定性，降低誤差出現的風險。

1.2 加工特點? 數控加工在機械加工的過程中有很多的特點，它相比較于其它普通的加工過程，可以很好的降低加工產品的次品率，提高加工生產效率，同時還能夠提高加工零件的質量以及精度，便于實現大規模的生產。數控加工主要就是通過控制刀具的數量和它的相關運動來實現零部件的加工生產。再加工過程中，一般會采用計算機輔助制造系統（CAM）來進行加工零件相關刀具軌跡的生成，主要就是將需要加工的產品采用數字化的方式來進行表達，通過這個系統生成相關的加工代碼，再去控制整個數控機床，從而實現對數控機床的控制，以此來完成對零部件的加工過程。

1.3 加工工藝流程? 數控加工工藝流程的設計和傳統加工工藝的設計基本上是一致的，都有著以下幾個步驟：零件的分析、毛坯的確定、工藝工序過程的設計以及工藝文件的填寫。而數控加工不同的點就在于數控工藝更加復雜，設計的時候需要考慮更多的東西，它更加有針對性和特殊性、在數控機床加工工藝的流程一般是首先分析需要加工零部件的圖紙，選擇一個合適的加工方案，再通過計算確定好走刀路線、 裝夾的方法和切削用量等數據。數控加工的過程中需要進行編程設計，通過編制程序單，將設計好的走刀路線編成程序代碼，再輸送給機床，進行零部件的自動加工生產。

1.4 加工工藝中的安全問題? 數控加工過程中一般都是采用的自動化程序，一旦程序啟動以后，數控加工就會開始進行工作，而且數控運行速度很快，人工很難進行干預。因此在進行數控加工過程中，一定要注意工作人員和運行設備的安全，數控機床在加工的時候運行速度很快，任何運動部件的碰撞，都會對機床的精度和穩定性都會造成一些損傷，所以在操作數控機床的時候一定要注意以下安全問題。

大多數人在數控加工過程中經常會有一個誤區就是數控加工的切削用量要比使用普通方法加工的時候更大，但是在實際的加工過程中，數控機床切削用量的選擇要看工藝系統的剛度和加工的精度以及加工的材料等各種因素，想要達到更高的加工效率，首先就要選擇一個合理的編程路線，然后在不影響加工精度的前提下，提高加工時的切削用量。但是在粗加工或者切螺紋等難加工材料的時候，就不能盲目的采用大的切削量，否則可能會導致崩刀或工件被打出等意外事故。而一旦刀具出現損壞就會進行刀具的重新安裝，這樣就會大大的影響加工效率并且會提高加工的生產成本。

數控加工中心一般具有自動換刀的功能，但是換刀的過程中也會產生很多的問題，使用一定要盡量減少換刀的次數。當數控機床采用笠式刀庫的時，換刀的時候需要通過刀庫與主軸的相對靠近來進行換刀操作，這個時候就一定要注意主軸和靠近主軸的位置上不能有刀，否則就會發生撞刀事故，這對于工作人員和設備都有著很大的損壞。用鏈式刀庫、擔式機械手換刀的時候，因為雙臂的回轉速度很快，手爪沒有固定好刀具的時，就可能會出現刀具甩出和掉下等事故，因此在換刀的時候，一定要關上安全門。在刀具使用后，不一定會被裝進原有的刀套里面，這就會導致直徑較大的刀具在使用過后，可能裝進一些小號的刀套里面，這樣就會與旁邊的刀具產生干涉，從而影響數控機床的正常生產過程。因此如果在數控加工過程中要使用較大的刀具的話，一定要設置防止大刀干涉。

2? 夾具設計中應該注意的問題

2.1 夾具的選擇? 跟傳統的夾具設計方法不同，數控機床很多的設備都是自動化的，就需要設計的零部件能夠很好的跟機械自動化匹配才可以，這樣可以減少人工的干預和操作，使得生產出來的零部件質量更高更精準。夾具的選擇是一個很重要也是比較困難的選擇，一般來說選擇高質量的數控夾具可以提高工作效率，減少不必要的時間浪費，同時對于輔助操作的作用力也會加大，選擇高質量的數控夾具對于提高數控加工產品的質量以及數控加工的精度也是至關重要的一環。當然工作人員在選擇夾具的時候，不能只是光看夾具的質量，也要注意夾具于機床的匹配程度、大小這些是否可以適應，以此來確保數控加工過程中的安全性。同時在選取夾具的時候也要考慮好夾具在數控機床上的緊實程度，防止因為夾具太緊或者太松而影響產品的質量，給數控機床造成損壞，提高企業的生產成本，因此在夾具的選擇的時候，一定要注意以上的問題，不能只看重一個方面去進行選擇，要經過很多方面的考慮才能選擇出合適的夾具。

2.2 夾具在機床中的定位? 在使用數控機床進行零部件的加工生產過程中，夾具的定位是十分重要的。數控編程的時候一般是以工件坐標系原點為基準，然后將工件定位，夾緊在夾具上面。夾具在機床上安裝以后，工件坐標系的原點在機床的坐標系中便有了一個確定的位置，這個位置與原點存在一定的偏差，這個偏差值可以自行進行對刀確立，這樣就可以建立起工件坐標系和機床坐標系的聯系，然后這樣程序就可以正確的進行運行。但是這樣也出現了一個問題，就是夾具在重新安裝以后，它的位置就發生了改變，那么之前設定的偏差值就會發生其它的變化，又要使用G54-G59指令設定偏置值，這樣就會影響加工的效率和產品的精準度。

在數控加工的前期，一定要零部件的加工圖十分了解和熟悉，了解加工零件的基本原點。在把夾具按照要求安裝在機床上面以后，通過對零部件的基本原點進行調節來降低偏差值，然后在進行對刀操作確定好兩個坐標系之間的對立關系，由此來確定好數控加工的精度范圍，這樣可以大大的提高加工的精準度，使得加工生產出來的零部件可以更好的投入市場，也可以保證企業的生產效率和產品質量。

2.3 可適應性問題? 夾具在數控加工生產過程中有著舉足輕重的重要性，在它的設計過程中，因為不同的工件需要使用不同的夾具進行加工，但是頻繁的換夾具不僅會使工作效率降低還有可能會影響加工的精度和質量。因此工作人員在設計生產夾具的時候，不能只是專注于一個問題，更需要綜合的考慮工件的特征和形狀，要充分的考慮夾具和工件之間的協調性，要讓一個夾具可以適應更多的工件，從而降低更換夾具的頻率，減少更換的時間和次數，這樣可以明顯的減少企業不必要的損耗，同時提高企業的生產效率，增加企業的經濟效益。

2.4 剛性需求問題? 在日常的數控加工過程中，不同的工件對于剛性的需求是不一樣的，而且在加工過程中一般會選擇不同的材料進行加工生產，因此設計出來的夾具一定要具有適用性，也就是要適應不同剛性的工件。這是因為在加工過程中由于夾具夾持的部位力度比較集中，如果夾具的剛性不夠強，在長期的使用過程中就會出現崩邊的危險，這樣不但會影響零件正常的加工生產，嚴重的化還可能會出現安全事故，影響工作人員的人身安全，給企業造成不可估量的損失，因此，在夾具的設計過程中，一定要首先保證剛性需求的問題，這樣才能使企業的生產效率更高，工作環境更加安全可靠。

2.5 夾具的更換問題? 夾具的更換時夾具的前期設計中必須思考的一個環節，在數控加工過程中，往往會有一些十分復雜的工件需要進行生產加工，這類復雜的零部件的加工難度一般很高，需要一些配套的夾具進行加工。但是這類專用的夾具利用率不高，更換這類夾具消耗的時間很多，十分影響企業生產的效率。因此目前我國還是使用的最常用的那一套方法。其原理是在數控加工過程中使用的夾具并不是一體的，它是通過很多的零部件拼裝而成的，可以使夾具反復的進行使用，這樣可以減少很多不必要的浪費，降低生產成本。

3? 結語

相比較于我國傳統的機械化加工，數控機床加工具有更高的商業前途，它加工產品的精確度更高、效率更高以及更加具有穩定性，目前數控加工技術也在逐漸成為我國在工藝加工過程中使用的主要技術。作為新型技術數控加工的核心器具，夾具的使用和設計，在一定的程度上提高了產品加工的質量和精確度。本文主要分析了數控加工工藝的相關概述和一些問題，在結合夾具的設計進行了一些問題上的討論和思考。目前我國的數控加工工藝和夾具的設計還是存在一些問題，需要注意的地方也還有很多，在以后的加工工藝和夾具的設計時，要結合實際和更多的問題，使數控機床加工可以更加完善成熟，提高我國的數控加工技術和產品質量。

參考文獻：

[1]李宏勝.機床數控技術及應用[M].北京：高等教育出版社，2014：62-67.

[2]朱敏.數控加工中的工藝與夾具設計若干問題探討[J].科技風，2016（4）：41-42.

[3]黃金水.數控加工中的工藝與夾具設計的若干問題探討[J].現代制造技術與裝備，2017（6）：103-106.

[4]田濤.數控加工中的工藝與夾具設計中應注意的若干問題[J].現代制造技術與裝備，2016（7）：162-163.

[5]賈書豪.數控加工中的工藝與夾具設計的若干問題探討[J].現代職業教育，2017（29）：79.

[6]黃金水.數控加工中的工藝與夾具設計的若干問題探討[J].現代制造技術與裝備，2017（6）：103，106.