数控铣床工装夹具设计与改进

朱庆文

摘 要： 信息化背景下，数控技术不断发展，数控机床得到了越发广泛的应用，凭借本身高速性、复合化以及高精度的特征，数控铣床在制造加工领域扮演着越发重要的角色。本文对数控铣床工装夹具设计与改进策略进行了分析，希望能够为其功能的完善提供一些参考。

关键词： 数控铣床；工装夹具；设计；改进

前言：工业化进程的不断加快，使得作为其基础的制造业备受瞩目，数控机床在生产制造环节得到了越发广泛的应用，在保证产品质量的同时，也能够促进生产效率的提高。从提高数控铣床生产精度着眼，需要做好其工装夹具的设计工作，并且根据实际情况，做出相应的改进，提升加工整体效果。

1 数控铣床工装夹具设计

1.1设计原则

一般情况下，数控铣床工装夹具需要配合其他工具完成，在设计环节，需要坚持几个基本原则，一是应该做好准確定位，保证设计参数合理；二是应该在保证其夹紧力适中，过小无法夹紧工件，过大可能导致工件损坏；三是需要定期对工装夹具进行检查，如果发现零件存在损坏或者腐蚀，需要及时进行更换；四是对于一些易损零件，应该采用质地较好的材料。

1.2设计内容

首先是工艺设计，为了保证设计效果，设计人员必须熟练掌握工序坐标图，为设计加工提供便利。数控铣床工装夹具工艺及路线设计中，应该做好交工零件的分析，把握好零件加工所需的材料，同时关注零部件的精度等级和热处理应用技术等，在加工过程中则应该对前后工具之间的关联和定位标准进行明确[1]。工装夹具设计中，基础内容在与机床及刀具参数的确定，其会对作业时间产生直接影响；其次是夹具固定方式，为了避免加工过程中零件移动，在对其进行固定时，需要沿着作用力的方向，做好定位与夹紧的配合设计。夹持构件通常包含恶劣多个零件，其位置会对工件的品质与安全产生影响，因此，设计加工环节需要卸载工作物，确保其能够为后续的维修提供便利；然后是刀点确认，设计人员应该尽量采用简单化的计算方式，利用换算零件定位基准，为后续工作提供便利的同时，也能够减少工件加工误差。同时，应该做好刀具选择，考虑数控铣床台面位置、夹具和刀具本身的加工特点等，对铣床切削量进行控制，在了解加工精度要求的前提下，做好相应的判断。

2 数控铣床工装夹具改进

2.1多工件一次加装

数控铣床在加工过程中，夹具执行相关动作的动力是压缩空气，可以实现自动夹紧和松开，能够为工作人员的操作提供便利，而且自动控制装置也能够实现自动换刀操作，这样的换刀能够实现多种表面次序加工，不过换刀过程相对较长，容易出现故障。因此，需要在充分考虑加工需求的情况下，做好换刀次数的改进设计，适当缩短加工时间，减低故障频次，也可以显著提升数控铣床加工的安全性和稳定性。通过多工件一次装夹设计的方式，能够对加工工艺进行优化，减少换刀次数。例如，可以根据数控铣床的设计形成以及工件尺寸，将夹具改进为一次装夹数个工件，数量可以依照具体情况进行调整，在保证加工精度的前提下，尽可能缩短加工时间。

2.2关注内部结构

在数控铣床工装夹具设计中，安全问题是必须关注的核心，而结构设计则是最为关键的内容。在结构设计中，应该关注荷载及使用功能性问题等内容，其设计结构相对复杂，而且很多时候在数控铣床工装夹具结构设计中，很少会将连续加工和排屑问题考虑在内，这样必然会对数控铣床的性能产生影响。合理的排屑结构能够确保机床刀具切削的顺利进行，确保切屑不会落在工装夹具定位元件上，一方面确保切屑能够顺利排出，另一方面也能够保证定位精度和准度[2]。

2.3优化夹紧方式

工装夹具的主要功能，是对需要加工的零件进行固定，避免其在加工过程中出现移动，保证加工精度。因此，设计人员需要对工装夹具的夹紧方式进行优化，在夹紧工件的同时，避免对工件的破坏，同时方便刀具运动。如果可能，应该留出足够的安全空间，尽量采用联动夹紧的方式，确保能够同时夹紧多个元件。就目前来看，数控铣床在进行工件加工的过程中，采用的多是工序集中的方法，这种方法虽然有效，但是并不能有效区分粗加工和精加工，可能导致夹具夹紧力过大，轻则影响加工效果，重则在工件表面产生压痕甚至导致工件整体损坏。想要对这个问题进行解决实际上非常简单，就是在工装夹具与工件接触的部位，进行压板镀铜，以此来保证夹紧方式合理。

2.4合理布置工件

工件布置是否合理同样会对加工精度及加工质量产生影响，因此，在对工件进行布置时，设计人员需要关注许多方面的问题，如工件外形尺寸调整、机床行程参数设置、机床工作台尺寸设置等，确定好相应的参数后，需要根据具体情况，确定一次性加工工件的数量以及工件装夹方式，保证工件加工的效果。在这个过程中，工作人员还应该对相邻工件之间的距离进行有效控制，确保工件安装完成后具备一定的敞开性，为工件的集中加工提供良好保障（如图1）。

2.5提升加工效率

加工效率同样是数控铣床工装夹具优化设计中需要考虑的一个关键性问题，合理的设计不仅可以保证工件加工效果，还可以使得数控铣床的加工效率得到有效提升。对于设计人员而言，在设计环节，应该优先选择成套的工装夹具，以此来提升机床运作过程中的工作效率。另外，还可以选择一些相对灵活的夹具，这样即便在工件加工过程中存在不合理或者不恰当的地方，操作人员也可以及时作出调整和改进，而不会对工件加工效率产生负面影响。不仅如此，在加工环节，操作人员必须严格依照规范化的加工程序进行操作控制，避免违规操作的情况，可以有效预防很多加工过程中的常见问题，从而促进加工效率的提高[3]。

3 结语

总而言之，对于数控铣床而言，在进行工装夹具的设计中，设计人员应该立足工件加工需求，关注夹具的所有细节，充分考虑可能存在的影响因素，对数控铣床工装夹具设计中的缺陷和问题进行详细分析，通过改进和优化设计进行完善，以此来保证数控铣床工作夹具设计的合理性、实用性，充分体现人性化设计，通过这样的方式，能够切实推动数控加工技术的快速发展。

参考文献

[1]蒋信芳.数控铣床工装夹具设计内容与改进分析[J].科技视界，2014，（33）：247.

[2]余广强.数控铣床工装夹具设计与改进策略研究[J].科技资讯，2017，（35）：76.

[3]刘红俊.探讨数控铣床工装夹具设计内容与改进[J].中国设备工程，2016，（11）：92.