微小零件加工机床设计探究

赵星（沈阳机床股份有限公司消费电子行业事业部，辽宁沈阳 110000）



微小零件加工机床设计探究

赵星
（沈阳机床股份有限公司消费电子行业事业部，辽宁沈阳 110000）

【摘要】随着科技日益不思的发展，我国机床制造工业对机床中的微小零件的要求也越来越高，对细节越来越重视，本文主要通过对零件加工中机床夹具的设计作用和微小零件加工批量问题进行阐述，微小型零件的加工实验，验证微细铣床的性能，并讨论如何能提高加工过程中加工工艺的质量和效率，并结合现实作用设计生产出一种机床专用夹具。

【关键词】零件加工 机床设计 机床夹具

1 细小零件的加工

1.1 两种制造技术极其弊端

在近几年科技迅速发展的背景下，微小型化技术成为现代科技研究的热点，制造出的产品微型化趋势越来越大，并且在生物医学、航空航天、国防以及高科技电子产品等领域有着广阔的应用前景，微小型的制造技术已经引起了社会各方面的广泛关注，就目前而言主要用于微小型产品加工的技术是MENS技术和超精密加工技术两种，这两种加工技术都有其局限性，例如MENS技术的加工材料非常有限，难以加工复杂的三维形状零件，对于复杂的零件严重的制约了MENS技术的应用，而超精密加工技术的设备过于庞大，其所用的加工成本高。

1.2 微铣削的发展

微铣削因为其可以通过广泛的材料来源和形状特征，可以提高微笑零件的选择和装置功能，提高了装置的可靠性和可制造性，对于微三维零件制造有特有的优势。机床微小化的研究是微细铣削加工的关键技术的重要组成部分，相对于传统的超精密机床的设备笨重，微细铣床便于操作，其惯性小，所运用的成本也比超精密机床的成本低。日本和欧洲等国家在20世纪九十年代以来对于微小型机床的研究很广泛，并且先后的研究了很多小型，轻型可用于为小零件切削加工的机床，微细铣削目前尚处于实验阶段，研制的微细铣床的数控系统要具有较好的通用性、可移植性、扩展性和经济性。但是目前的这些机床大多采用专用CNC系统，缺乏加工的灵活性，所以限制了微细铣削加工技术的发展。因此有必要进行基于IPC的开放式数控系统构建，这样可以根据需要增强机床的各种功能，提高加工效率。针对微细铣削的加工需求，研究人员构建了一个基于IPC的开放型微细铣削数控加工系统并且进行了微小型零件的加工实验，实验证明了微细铣削数控系统具有良好的加工工件性能。

2 夹具机床

2.1 夹具在机床加工的应用

在工业化越来越成熟的当代，设计出适合机床大批量生产的专用机床是很重要的，专用机床的投入使用既可以提高生产速率，也可以提高生产质量，不仅可以使加床加工程序变简化，也可以减少加工机床的投入成本，这种设计可以使大型生产企业的成本投入可以减少很多，由于专用机床的专一使用性可以使零部件的使用周期加长。在机械制造加工中，有结构形状简单的零部件，也有机构形状复杂的零部件，对于结构简单的零部件，工作装夹相对容易，但是面对形状复杂的零部件加工部位也对，所以所用到的装具夹的种类也多，主要为三种分别是三爪，四爪夹盘和平口钳，这些夹具都是对某些工件单独使用的，在机床制造中，夹具反复的拆卸既浪费时间也增加零件的磨损程度，所以设计一种专用的机床夹具是必要的。

2.2 夹具在机床加工的作用

机床的机械加工中机床夹具是其中重要的组成之一，在某些工件加工时多加工设备有很多的要求，夹具是保证工件在机床上加工时相对于刀具的切削或是在运动时保证对准位置的零件，也是为了在机床对工件装夹时保证加工完成的零件，但是在加工时想要完成这一要求也有三个必须要满足的条件，（1）工件在夹具中必须是正确的加工位置，（2）夹具在机床上的位置是正确的，（3）机床加工所运用的刀具相对于夹具也是正确的。这三条缺一不可，这当中的关系是零件相对于夹具，夹具相对于机床，机床相对于零件，而工件最终的精准度也是由零部件相对于机床的位置决定的，零件相对于机床的位置越精准，在夹具通过夹紧固定工件时也会越精准，而产生夹紧力的装置就是加紧装置，这种装置从而确保工件在正确的位置上。否则在工件运动过程中会受到切削力和惯性等作用使工件的位置发生变化，或者引起工件震动也会使工件在原来位置的基础上发生变动，无法达到加工的要求。

3 确定机床夹具的种类

3.1 机床夹具的组成

在选定机床夹具时要看工件的尺寸精度，形状结构，位置，极其表面质量等很多方面，要达到其需要钻孔，车孔，夹具形式的确定是根据对工件的分析和机床的选定确定夹具形式为一次装夹、多工位加工夹具。夹具的后端法兰盘的作用是 通过其止口和内锥口与车床主轴连接在一起，夹具前端转动盘的中心位置是工件的加紧装置，转动盘采用的是弹性胎轴，因为弹性胎轴可以在涨紧螺钉的锥面作用下向外部施加张力夹紧工作，转动盘上部定位销轴向外轴向拔开，定位销脱开夹具体转位，可转动5个工位，每转动一个工位加工工件上的一个孔，再松开时定位销可以在弹簧作用下自动的进入夹具装置上的定位孔里。在转动盘上面有三个螺丝帽，这三个螺丝帽是紧同转动盘的，在转动时松开螺帽，转动到一个工位时再拧紧螺帽从而固定转动盘。夹具体在夹具的中间部位，其上面有以弹性胎轴孔为中心并且均匀分布的五个用以定位的销控，除了五个定位稍空外还有一周德T型槽，其槽内装有3个螺栓，在转动盘转动时螺栓可在T型槽内运动。由于在转动时转动盘在夹具体的下半部，会导致夹具体因为质量分布不均而失去平衡，所以在夹具体的上半部会装有配重块，保证夹具在工作时保持平衡。

3.2 机床夹具的优点

夹具采用装置，具有结构简单，安全方便，操作简单的特点，在使用夹具时使夹紧力方向垂直于定位基准而，有助于定位，工件夹紧后变形小不损伤接触面，一次性可以5个工位的加工，加工后工件能达到图纸的设计要求，保证加工质量，生产效率高。

4 结语

在21世纪，机械制造技术的重要方向之一是高精度和微小型零部件的加工，随着夹具机床和细铣床的快速发展，对三维微小工件尤其是特别复杂的形状微小零件的制造起到关键作用，这两种技术的发展是很有前途的加工方法，在未来对于细小零件加工技术一定会有更深层次的研究，但现有阶段在现有技术上一定要精益求精，务实发展夹具机床和细铣床。

参考文献：

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［2］葛慧，黄树涛.高速端铣刀刀体弹性极限转速的理论计算及其影响因素［J］.现代制造工程，2014（2）：78—80.

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