微小零件加工機床設計探究

趙星（沈陽機床股份有限公司消費電子行業(yè)事業(yè)部，遼寧沈陽 110000）

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微小零件加工機床設計探究

趙星
（沈陽機床股份有限公司消費電子行業(yè)事業(yè)部，遼寧沈陽 110000）

【摘要】隨著科技日益不思的發(fā)展，我國機床制造工業(yè)對機床中的微小零件的要求也越來越高，對細節(jié)越來越重視，本文主要通過對零件加工中機床夾具的設計作用和微小零件加工批量問題進行闡述，微小型零件的加工實驗，驗證微細銑床的性能，并討論如何能提高加工過程中加工工藝的質(zhì)量和效率，并結(jié)合現(xiàn)實作用設計生產(chǎn)出一種機床專用夾具。

【關(guān)鍵詞】零件加工 機床設計 機床夾具

1 細小零件的加工

1.1 兩種制造技術(shù)極其弊端

在近幾年科技迅速發(fā)展的背景下，微小型化技術(shù)成為現(xiàn)代科技研究的熱點，制造出的產(chǎn)品微型化趨勢越來越大，并且在生物醫(yī)學、航空航天、國防以及高科技電子產(chǎn)品等領(lǐng)域有著廣闊的應用前景，微小型的制造技術(shù)已經(jīng)引起了社會各方面的廣泛關(guān)注，就目前而言主要用于微小型產(chǎn)品加工的技術(shù)是MENS技術(shù)和超精密加工技術(shù)兩種，這兩種加工技術(shù)都有其局限性，例如MENS技術(shù)的加工材料非常有限，難以加工復雜的三維形狀零件，對于復雜的零件嚴重的制約了MENS技術(shù)的應用，而超精密加工技術(shù)的設備過于龐大，其所用的加工成本高。

1.2 微銑削的發(fā)展

微銑削因為其可以通過廣泛的材料來源和形狀特征，可以提高微笑零件的選擇和裝置功能，提高了裝置的可靠性和可制造性，對于微三維零件制造有特有的優(yōu)勢。機床微小化的研究是微細銑削加工的關(guān)鍵技術(shù)的重要組成部分，相對于傳統(tǒng)的超精密機床的設備笨重，微細銑床便于操作，其慣性小，所運用的成本也比超精密機床的成本低。日本和歐洲等國家在20世紀九十年代以來對于微小型機床的研究很廣泛，并且先后的研究了很多小型，輕型可用于為小零件切削加工的機床，微細銑削目前尚處于實驗階段，研制的微細銑床的數(shù)控系統(tǒng)要具有較好的通用性、可移植性、擴展性和經(jīng)濟性。但是目前的這些機床大多采用專用CNC系統(tǒng)，缺乏加工的靈活性，所以限制了微細銑削加工技術(shù)的發(fā)展。因此有必要進行基于IPC的開放式數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)建，這樣可以根據(jù)需要增強機床的各種功能，提高加工效率。針對微細銑削的加工需求，研究人員構(gòu)建了一個基于IPC的開放型微細銑削數(shù)控加工系統(tǒng)并且進行了微小型零件的加工實驗，實驗證明了微細銑削數(shù)控系統(tǒng)具有良好的加工工件性能。

2 夾具機床

2.1 夾具在機床加工的應用

在工業(yè)化越來越成熟的當代，設計出適合機床大批量生產(chǎn)的專用機床是很重要的，專用機床的投入使用既可以提高生產(chǎn)速率，也可以提高生產(chǎn)質(zhì)量，不僅可以使加床加工程序變簡化，也可以減少加工機床的投入成本，這種設計可以使大型生產(chǎn)企業(yè)的成本投入可以減少很多，由于專用機床的專一使用性可以使零部件的使用周期加長。在機械制造加工中，有結(jié)構(gòu)形狀簡單的零部件，也有機構(gòu)形狀復雜的零部件，對于結(jié)構(gòu)簡單的零部件，工作裝夾相對容易，但是面對形狀復雜的零部件加工部位也對，所以所用到的裝具夾的種類也多，主要為三種分別是三爪，四爪夾盤和平口鉗，這些夾具都是對某些工件單獨使用的，在機床制造中，夾具反復的拆卸既浪費時間也增加零件的磨損程度，所以設計一種專用的機床夾具是必要的。

2.2 夾具在機床加工的作用

機床的機械加工中機床夾具是其中重要的組成之一，在某些工件加工時多加工設備有很多的要求，夾具是保證工件在機床上加工時相對于刀具的切削或是在運動時保證對準位置的零件，也是為了在機床對工件裝夾時保證加工完成的零件，但是在加工時想要完成這一要求也有三個必須要滿足的條件，（1）工件在夾具中必須是正確的加工位置，（2）夾具在機床上的位置是正確的，（3）機床加工所運用的刀具相對于夾具也是正確的。這三條缺一不可，這當中的關(guān)系是零件相對于夾具，夾具相對于機床，機床相對于零件，而工件最終的精準度也是由零部件相對于機床的位置決定的，零件相對于機床的位置越精準，在夾具通過夾緊固定工件時也會越精準，而產(chǎn)生夾緊力的裝置就是加緊裝置，這種裝置從而確保工件在正確的位置上。否則在工件運動過程中會受到切削力和慣性等作用使工件的位置發(fā)生變化，或者引起工件震動也會使工件在原來位置的基礎(chǔ)上發(fā)生變動，無法達到加工的要求。

3 確定機床夾具的種類

3.1 機床夾具的組成

在選定機床夾具時要看工件的尺寸精度，形狀結(jié)構(gòu)，位置，極其表面質(zhì)量等很多方面，要達到其需要鉆孔，車孔，夾具形式的確定是根據(jù)對工件的分析和機床的選定確定夾具形式為一次裝夾、多工位加工夾具。夾具的后端法蘭盤的作用是 通過其止口和內(nèi)錐口與車床主軸連接在一起，夾具前端轉(zhuǎn)動盤的中心位置是工件的加緊裝置，轉(zhuǎn)動盤采用的是彈性胎軸，因為彈性胎軸可以在漲緊螺釘?shù)腻F面作用下向外部施加張力夾緊工作，轉(zhuǎn)動盤上部定位銷軸向外軸向拔開，定位銷脫開夾具體轉(zhuǎn)位，可轉(zhuǎn)動5個工位，每轉(zhuǎn)動一個工位加工工件上的一個孔，再松開時定位銷可以在彈簧作用下自動的進入夾具裝置上的定位孔里。在轉(zhuǎn)動盤上面有三個螺絲帽，這三個螺絲帽是緊同轉(zhuǎn)動盤的，在轉(zhuǎn)動時松開螺帽，轉(zhuǎn)動到一個工位時再擰緊螺帽從而固定轉(zhuǎn)動盤。夾具體在夾具的中間部位，其上面有以彈性胎軸孔為中心并且均勻分布的五個用以定位的銷控，除了五個定位稍空外還有一周德T型槽，其槽內(nèi)裝有3個螺栓，在轉(zhuǎn)動盤轉(zhuǎn)動時螺栓可在T型槽內(nèi)運動。由于在轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)動盤在夾具體的下半部，會導致夾具體因為質(zhì)量分布不均而失去平衡，所以在夾具體的上半部會裝有配重塊，保證夾具在工作時保持平衡。

3.2 機床夾具的優(yōu)點

夾具采用裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單，安全方便，操作簡單的特點，在使用夾具時使夾緊力方向垂直于定位基準而，有助于定位，工件夾緊后變形小不損傷接觸面，一次性可以5個工位的加工，加工后工件能達到圖紙的設計要求，保證加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率高。

4 結(jié)語

在21世紀，機械制造技術(shù)的重要方向之一是高精度和微小型零部件的加工，隨著夾具機床和細銑床的快速發(fā)展，對三維微小工件尤其是特別復雜的形狀微小零件的制造起到關(guān)鍵作用，這兩種技術(shù)的發(fā)展是很有前途的加工方法，在未來對于細小零件加工技術(shù)一定會有更深層次的研究，但現(xiàn)有階段在現(xiàn)有技術(shù)上一定要精益求精，務實發(fā)展夾具機床和細銑床。

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