数控铣床工装夹具设计与改进郭力格

数控铣床工装夹具设计与改进郭力格

郭力格

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摘要：随着经济的快速发展，制造业也在不断的进步，因此数控机床在制造生产的过程当中被广泛的使用，它不仅能够很好地提高工作效率，还能够提升产品的质量。在数控铣床加工的过程当中，由于步骤较多且杂，这些因素对数控机床加工的效率会有一定的影响。所以本文主要针对目前数控铣床工装夹具设计进行了研究，然后再进一步地提出相应的改进策略，希望有借鉴作用。

关键词：数控铣床；工装夹具设计；改进

数控铣床应用较为广泛，其可以用于平面、斜面和成型面加工工装夹具主要是根据工件加工过程的某道工序要求以及相关生产需要等进行具体设计的。而夹具设计质量对工件质量、生产效率以及生产成本等影响较大夹具设计应简单实用，可制造性好，便于装配维修但实际生产过程中，工装夹具的质量和效率限制着数控铣床的大量应用，如何采用合理改进方法解决机床夹具设计中存在的问题意义重大。

一、数控铣床工装夹具设计的基本要求

在数控铣床的应用过程中，为了提升其加工的质量与精密度，需要匹配科学的工装夹具。工装夹具能够稳定加工零件的位置，能够保障数控铣床的加工切削效率与质量。为了改良生产工艺，提升生产效率，保障生产质量，需要科学设计数控铣床的工装夹具，并使其满足以下基本要求。第一，工装夹具要确保加工零部件的切削面完整呈现出来，以提升切削加工的效率。若加工件的作业面被遮挡或者没有完全呈现，势必会影响加工精确度，也会影响加工效率。第二，保证机床零件安装方位与使用的数控机床和编程坐标系保持一致，因此对于工装夹具的方向应该以灵活为主，这样在实际的运用过程中，可以随时结合加工的需求来进行方向调整和选择。第三，在数控铣床加工作业中，由于机械振动的存在，以及加工部件的自身性能，都要求工装夹具必须具备足够的刚度和硬度，避免在机械振动的作用下，发生损耗。同时，还应该全面保障工装夹具的稳定性。基于数控铣床的机械振动频率，来合理设计工装夹具的稳定性，可以充分提升零件加工的整体质量。第四，在数控铣床的具体运用过程中，工装夹具虽然处于核心位置，但其本质还是一个辅助工具。因此，在实际的设计过程中，应该遵循便捷简约的理念来精准设计。工装夹具的整体构造应该简单，便于操作，同时工装夹具的灵敏度要高，这样可以降低调整的难度，实现快速化作业。

二、数控铣床工装夹具设计的相关问题研究

数控铣床工装夹具设计的要点可以归纳为以下4点：首先是保证夹具的夹紧力适当，不会损伤工件，如夹紧力过大可能导致工件变形，而夹紧力过小则会夹不稳工件同时也需要考虑夹具材料材质问题，如夹具材料过硬可能划伤工件工件夹紧过程中，确保工件受力点间的受力均衡，避免工件倾斜同时夹紧力应尽量在接近切削部位及刚性好的主支承点位置上所以调整夹紧力方向与切削力、工件重力方向基本一致，可有效降低夹紧力，夹紧力方向也应垂直于工件刚度最大的方向，保证工件不会变形其次是根据工序坐标图，明确程序原点、起刀点和走刀路线等位置工装夹具设计过程中，工作人员应在工艺图中注明程序原点、起刀点和走刀路线等坐标位置，进而建立工件与机床坐标系统两者之间的转换关系，确保下一步夹具安装情况示意图的绘制工作接下来是确保夹具制造效率的提高夹具制造过程应大量使用组合夹具、模块化夹具和成组夹具，从而有效提高夹具制造效率，缩短工件生产周期以及降

低生产成本。同时为保证机动和辅助时间重合，可使用气动、液压和组合夹紧装置，同时也可使用联动夹紧机构或者可调换夹具。最后夹具设计应进行夹具防碰撞检验，工装夹具设计过程中，应根据各个加工要求设置夹具以防止刀具与夹具碰撞同时合理设计加工的起刀点与走刀路线，避免夹具与刀具或机床干涉，设计人员可通过设计模拟仿真软件检验刀具和夹具间的干涉情况，可进行有效的防碰撞计算，将计算结果编入加工程序。

三、数控铣床工装夹具的设计步骤与内容

首先进行工件分析，确定加工工艺与工序这工作需要了解工件的特点、材料性质以及相应的技术要求同时对加工余量、精度、定位和表面情况进行分析，也需要考虑定位基准和前后工序连接情况，综合分析后确定出合理的加工路线设计夹具过程中走刀次数的确定至关重要，其次数确定可参考刀具、机床的参数加工过程应尽可能一次装夹和加工成形，有效缩短加工生产实际，提高生产效率和加工精度其次尽量加快装夹速度，可在数控铣床加工工件过程中，使用多位、多件夹具，加快装夹速度以及缩短加工时间再次是对刀点的选择，通常为了简化程序计算，对刀点选择应根据零件的定位基准，以便进行机床找正检测，尽可能的减小加工误差一般加工人员将对刀点选择在工件的基准上接下来刀具和切削用量进行合理化选择，保证刀具的形状和尺寸符合夹具设计要求，避免机床超程、撞刀情况同时机床的切削用量的选择应根据加工方式，如机床进行粗加工时，生产效率的有效提高是基础条件，通常其切削量和切削力相对较大，因此应重点考虑工件装夹稳定性和夹具负荷若机床进行半精加工和精加工时，工件装夹的精度是切削用量选择的重要参数最后是夹具设计的标准化与通用化，夹具设计的标准化可保证各零部件采用统一标准，可提高夹具制造的精度与生产效率夹具设计的通用化，其具体指夹具设计不再以单一产品为设计对象，而是可进行类似产品的设计和生产因此夹具设计阶段，应根据零件的结构特征、尺寸、用途和加工精度进行具体分类，以便于夹具的通用性的有效提高。

四、数控铣床工装夹具设计和改进方法

工装夹具的科学设计，不仅关系着制造加工的整体效率，关系着制造加工的整体精度，同时也关系着制造加工的生产成本及人为参与度。基于此，结合工装夹具的设计要求，对现有的工装夹具进行相应的改进，能够综合性提升工装夹具的整体性能。

（一）实现多工件的装夹效果

在数控铣床的实践运用中，传统的工装夹具的作用是相对有限的，传统的工装夹具仅仅能够实现工件的一次作业，当作业完毕后，要进行工件的重新安装，这无疑会降低工件安装的整体效率。因此，实施工装夹具的科学设计，必须提升其加工效率，加装自动控制装置，可以自动化的换刀作业，这就降低了人为换刀对精度的影响以及对生产效率的制约。同时，应该设计自动旋转和控制的工装夹具，基于自动化的旋转作业，可以实现工件的有效旋动，以便在无需换刀、无需重新添加工件的基础上来进行科学作业。这种自动化的加工作业，能够有效地提升加工效率，同时还能够全面优化加工的能力，综合性降低加工成本。

（二）合理改进工件的安全距离

在数控铣床的实践运用过程中，改良工装夹具的设计水平，有效提升工装夹具的整体效率，需要科学设计与改良工件的安全距离。特别是在多工件同步加工的过程中，为了便于工件的换装及安装清洗等，需要科学设计两个工件之间的安全距离。工件与工件之间的距离应该保持在合理的范围内，如果工件之间相对比较密集，那么无疑会增加清洗的难度，同时也不利于拆卸，反而制约着生产效率的提升。因此，在实际的设计过程中，需要改进工件的安全距离，同时更要确保工件与工件之间的距离是非常精确的，以便在进行切削加工时，可以综合提升精确度。

（三）科学改进夹具夹紧方式

在数控铣床的应用过程中，工装夹具的作用是非常关键的，受机械振动的影响以及刀具的作用力，需要科学处理工装夹具的方式。一方面，在利用工装夹具的过程中，应该确保工装夹具能够真正夹紧工件，避免工件在切削作业中掉落或者发生偏移，从而影响整体的加工精确度。另一方面，在工装夹具的运用过程中，还可以采用联动夹紧的方式。这样的夹紧方式具有非常科学的作用，不仅能够同步夹紧多个工件，同时还能够有效地提升加工效率。此外，在工装夹具的应用过程中，还应该科学改进切屑的处理方式。切屑的存在，会影响加工的效率，同时也会给数控铣床的机床带来一定的负面影响。

五、总结

在制造业快速发展的今天，数控铣床技术得到了广泛的应用，为了提升数控铣床的加工精确度，需要科学设计工装夹具，有效改良工装夹具中存在的问题，以全面提升工装夹具的整体精确度，全面提升生产效率。

参考文献：

［1］范洪波．数控铣床工装夹具设计与改进探索［J］．现代经济信息，2016，43（9）．

［2］张威，王德辉．数控铣床工装夹具设计与改进探索［J］．工程技术：文摘版，2016（12）．

[3]周太平，康志成，夏翔.数控铣床与加工中心夹具设计田.现代制造工程，2011，（2）.