數(shù)控銑床夾具的選用與設(shè)計(jì)

練冬蘭

[摘 要] 以在數(shù)控銑床上加工中國(guó)象棋的夾具設(shè)計(jì)為例，探討了如何選擇最合理的夾具設(shè)計(jì)方案，保證被加工零件的精度以及工件在加工過(guò)程中定位的可靠和準(zhǔn)確，使工件在夾緊力的作用下變形最小，真正發(fā)揮夾具在數(shù)控銑床加工中的作用。

[關(guān) 鍵 詞] 數(shù)控銑床；夾具；設(shè)計(jì)

[中圖分類(lèi)號(hào)] G718.3 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）05-0037-01

本人從2010年開(kāi)始講授《數(shù)控銑削編程與加工技術(shù)》課程，所任教的班級(jí)是數(shù)控、模具專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，他們是第三學(xué)期學(xué)習(xí)本課程的，此前已經(jīng)學(xué)習(xí)了《數(shù)控車(chē)削編程與加工技術(shù)》課程，掌握了數(shù)控車(chē)床的操作技能。在多年的教學(xué)中，我覺(jué)得興趣是最好的老師，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我會(huì)在教學(xué)過(guò)程中讓學(xué)生通過(guò)加工工藝品來(lái)學(xué)習(xí)相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)技能，其中一個(gè)內(nèi)容就是讓學(xué)生加工中國(guó)象棋。

在加工實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，我們?cè)O(shè)計(jì)的中國(guó)象棋正面是象棋中的“將”“帥”“馬”等文字，背面則是加工者自己的名字或者名字中有代表性的一個(gè)字，這樣加工出來(lái)的工藝品，學(xué)生有成就感，學(xué)習(xí)有動(dòng)力。

在我校的數(shù)控加工實(shí)訓(xùn)設(shè)備中，有數(shù)控車(chē)床CJK6140A（配備四爪卡盤(pán)）和數(shù)控銑床XK714（配備QH-160機(jī)用平口鉗），實(shí)訓(xùn)材料為50×800 mm的鋁棒。為此，制訂中國(guó)象棋的加工方案如下：

首先在數(shù)控車(chē)床上加工出象棋的成型毛坯，切斷時(shí)留下0.3 mm余量。然后在數(shù)控銑床上加工象棋中的字：先用面銑刀去除余量，再用合適刀具在工件上加工出象棋正、背面的文字。

中國(guó)象棋的數(shù)控加工，在數(shù)控車(chē)床上的加工內(nèi)容不成問(wèn)題，但在數(shù)控銑床上的加工內(nèi)容，工件的裝夾則是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。

中國(guó)象棋的外形為圓弧形，如果直接用機(jī)用平口鉗裝夾數(shù)控車(chē)床加工出來(lái)的成型毛坯，或用三爪卡盤(pán)裝夾加工成型毛坯，必定會(huì)夾傷工件，因接觸的面積只是圓弧的最高點(diǎn)，所有的夾緊力都集中在那里，裝夾剛性達(dá)不到加工要求，受力過(guò)大，工件容易滑動(dòng)，影響加工質(zhì)量。為此，必須解決工件的裝夾問(wèn)題。

1.考慮到裝夾剛性要求，必須利用夾具與工件采用面接觸夾緊的方法來(lái)保證。因?yàn)橹袊?guó)象棋的外形為圓弧形，夾具與工件接觸部分的形狀也應(yīng)該設(shè)計(jì)成圓弧形。

2.為實(shí)現(xiàn)裝夾目的，夾具應(yīng)該分成兩部分，一部分固定，另一部分可以移動(dòng)。為此，具有圓弧形接觸面的夾具應(yīng)該分成前、后兩部分，但兩部分夾具的圓弧形接觸面應(yīng)該同心且尺寸一致，這就要求這兩部分夾具要在同一加工中完成后再分割開(kāi)來(lái)。可以分割成前、后夾板。

3.考慮到加工過(guò)程中便于對(duì)刀操作，加上數(shù)控銑床配套有QH-160機(jī)用平口鉗，所以?shī)A具外形設(shè)計(jì)成矩形，便于裝夾和對(duì)刀。

4.考慮到夾具分成前、后夾板，前夾板可以移動(dòng)，后夾板需要固定，所以設(shè)計(jì)一塊底板，具有導(dǎo)向槽，便于前夾板移動(dòng)。同時(shí)，后夾板通過(guò)沉頭螺栓與底板連接固定。另外，為了便于清理加工出來(lái)的廢料，底板底部要開(kāi)有半圓槽，同時(shí)，為了定位和裝夾的方便，半圓槽尺寸應(yīng)該比中國(guó)象棋的最大外形尺寸略小（直徑小10 mm）。

5.考慮到工件裝夾后，需要先去除數(shù)控車(chē)削切斷時(shí)留下的余量，前、后夾板的高度應(yīng)該略小于中國(guó)象棋的高度（高度小2 mm）。

6.為了保證裝夾到位，前、后夾板裝夾工件后，應(yīng)該直接與機(jī)用平口鉗接觸，為此，裝夾后前、后夾板的尺寸應(yīng)該大于底板尺寸10mm左右。

7.考慮到QH-160機(jī)用平口鉗的鉗口寬度為160 mm，中國(guó)象棋的最大外形尺寸為52 mm，同時(shí)，學(xué)校的數(shù)控銑床實(shí)訓(xùn)設(shè)備數(shù)量有限，為提高加工效率，本夾具設(shè)計(jì)成一次可裝夾兩件工件。

前、后夾板中圓弧形部分一塊加工，在數(shù)控車(chē)床上采用四爪卡盤(pán)裝夾加工，加工完畢再切割成前、后兩部分，中間切割寬度為10 mm。后夾板采用3顆沉頭螺栓M8與底板連接。

本夾具因?yàn)閮?nèi)孔尺寸及形狀與中國(guó)象棋的圓弧形外形及尺寸是一致的，充分保證了中心基準(zhǔn)的定位問(wèn)題，同時(shí)，由于夾具的定位是靠?jī)蓧K與象棋圓弧外形及尺寸一致的鋼板來(lái)鎖緊象棋成型毛坯的，整體配合性、剛性好，對(duì)工件加工質(zhì)量有保證。

當(dāng)然，本夾具必須通過(guò)機(jī)用平口鉗來(lái)裝夾在數(shù)控銑床上才能加工工件，同時(shí)，夾具的設(shè)計(jì)只是針對(duì)象棋唯一外形及尺寸的，應(yīng)用范圍有限，而且，夾具每次裝夾加工時(shí)，均需要重新對(duì)刀，二次裝夾中心基準(zhǔn)定位難以保證一致。但因?yàn)槭怯糜趯W(xué)生實(shí)訓(xùn)操作的，而對(duì)刀也是學(xué)生實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容，所以，本夾具足以滿(mǎn)足教學(xué)需要。

總之，數(shù)控加工中夾具的選用和設(shè)計(jì)是工件的夾裝和定位加工工藝中不可缺少的環(huán)節(jié)，選擇正確的夾具會(huì)給自己的加工減少很多不必要的問(wèn)題，比如說(shuō)減少誤差、減少加工變形和刀具上的組件發(fā)生碰撞等等。其實(shí)在加工過(guò)程中也碰到很多問(wèn)題，該夾具設(shè)計(jì)中的疏忽和缺陷在所難免，依然存在許多漏洞和不足之處，因此，在以后還需對(duì)該夾具進(jìn)行必要的修補(bǔ)和完善工作。

參考文獻(xiàn)

[1]劉守勇.機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具[M].北京：機(jī)械工藝出版社，2001.

[2]楊偉群.數(shù)控銑工[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2012.