浅析数控铣床工装夹具设计及其改进
[摘 要]数控铣床是一种加工性能较强的数控机床，工装夹具是数控铣床的重要组成部分，本文阐述了数控铣床工装夹具设计的具体要求，并提出了多个工件一次装夹、多件装夹工装夹具设计的改进措施，为完善数据铣床工装夹具设计提供自身的一点建议。
[关键词]数控铣床；工装夹具；设计；改进措施
中图分类号：T G751 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0006-01
引言
随着科学技术的不断发展，数控加工相关技术逐渐成熟，对数控机床的性能指标也提出了更高的要求。数控铣床作为一种自动化加工型的数控机床，主要用于加工各类复杂的零件设备。其生产效率、生产自动化程度高，生产周期短，因此被广泛应用于各种工业生产领域。工装夹具是运行数控铣床时，用于加紧固定加工物品，确保其定位效果。高效合理的工装夹具设计方案，能更大限度确保数控铣床自身性能的发挥，因此有效设计工装夹具是保证数控铣床顺利运行的重要环节之一。然而，由于在设计工装夹具过程中，往往会受到各种外界因素的影响，加上设计过程中自身存在的操作问题，都会导致工装夹具设计结果达不到相应标准。传统的工装夹具设计方法已逐渐被淘汰，当前只有结合实际加工需求以及数控铣床的性能要求，有针对性改进工装夹具设计，才能真正设计出符合需求的工装夹具，更好地满足数控机床技术革新的需要。
一、数控铣床工装夹具设计的具体要求
设计数控铣床工装夹具前，需要对数控铣床的精准度、运行效率、生产周期等方面，进行综合性的分析考虑，要根据实际具体需求进行设计，确保工装夹具的质量与有效性。传统工装夹具设计的定位效果与夹紧作用较差，难以满足数控铣床的运行需求，正逐渐被市场淘汰。随着数控加工技术的不断发展，对工装夹具的设计也提出了更高的要求。因此我们设计数控铣床工装夹具时，需要综合考虑数控机床各项运行参数，同时还需遵循工装夹具的设计原则与要求进行设计。
1.夹具开敞程度
随着数控铣床应用领域的扩大，其加工的产品类型也随之增多，其中不乏一些规模较大的工业产品。相应的，数控铣床工装夹具的开敞程度也需要随之扩大。传统设计的加剧开敞程度小，对物品的固定程度与夹紧状态较差，难以满足数控铣床的运行需求。在注重加剧开敞程度设计时还需要确保夹具与加工的部件截面保持足够的宽度，在最大限度开敞的同时不影响加工，避免加工损坏现象。同时，夹具在机械操作过程中，尽量减少与部件接触的面积范围，以免与内部刀具或其他部件发生碰撞，干扰机械运行。
2.零件安装方位及准确度
数控铣床内部安装零件较多，包括工装夹具的安装，安装的方位与方法的不同，都会直接影响着数控铣床的正常运行。因此，我们设计工装夹具时，需要仔细确认正确的安装方式，避免因安装失误而产生严重后果。工装夹具可操作性强，应用位置较多，属于灵活性的零件设备。因此在安装过程中需要采取定向安装的方式，安装方位与数控铣床水平坐标方位一致。如此一来，便能有效确保夹具方向与铣床坐标方向自由换转，操作更加便利。另外，夹具定向键（见图1）位置的误差，与T形槽配合间隙，都会导致定位表面相对于走刀方向位置不准确。因此需要提高定位元件与安装元件的位置精度，可使定向键一面与T形槽接触，或找正安装夹具直接找正定位面。零件安装是设计工装夹具的重要步骤，需要操作人员引起重视。
3.夹具刚性、稳定性、精准性
在设计工装夹具时，需要考虑其稳定性、刚性以及精准性的问题。夹具需要有良好的??性、稳定性，确保精准程度高，才能更好确保固定夹紧点位置，避免在加工过程中更换夹具。事实上，在数控铣床运行工程中，因夹具刚性或稳定性、精准性问题，而更换夹紧点或夹具，都会对机械运行的效率造成影响，降低夹具定位精度。因此，在设计工装夹具时需要加强对夹具刚性、稳定性与精度的重视，重点设计夹紧点的更换方式，避免因夹紧点或夹具问题而更换夹具的现象发生，确保工件或夹具定位精度。
二、数控铣床工装夹具设计的改进措施
1.多个工件一次装夹设计改进
在设计数控铣床工装夹具时，通常将压缩空气当作动力源。这样可以让操作人员进行手工换刀，加装自动控制装置可以实现自动换刀，但消耗时间较多且自动换刀装置容易出现故障。因此，在改进夹具设计过程中，可以采取多个工件一次装夹设计，这样可以有效改进换刀次数，同时减少加工的时间，优化机械加工性能，提高数控铣床的运行效率。首先，需要仔细分析工件工艺与工序，综合数控机床运行的各项参数，然而根据数控铣床的具体运行需求，以及加工工件的具体规模进行设计。如图2所示，例如可设计夹具设计每次装夹8个工件，对其进行a、b两孔扩铰作业，a、b两孔扩孔刀依次扩孔。作业完成后，再互换a、b两孔进行二次铰孔。从换刀次数来看，8个工件换刀次数为4次。因此一次装夹多个工件的方式，不仅可以减少换刀操作步骤，还能有效缩短加工时间，提高数控铣床加工效率。
2.多件装夹工装夹具设计改进
在进行多件装夹工装夹具设计时，需要注意合理设置工件。具体而言，应综合考虑数控铣床加工需求，根据实际加工工件的规模尺寸、数量，以及机床工作台的尺寸等等各项参数，相对应布置确定每次装夹的工件的数量。同时，注意各工件之间要确保相应的宽度，如图3所示。各工件之间确保一定距离，避免多工件发生碰撞，同时也便于后面的工件卸除。同时，确保夹具有足够的敞开程度，以保证多工序的同时加工程序。在多件装夹的工装夹具设计改进中，还需要确保定位元件之间的距离。另外，要确保每一组定位元件之间距离的精准度，以保证在机械运行过程中各工件都能在精准的定位位置上。
三、结语
高效合理的工装夹具，能更有效发挥数控铣床的运行性能。设计工装夹具过程中，需要注意夹具的开敞程度、安装方位、夹具的刚性稳定性等等，根据具体的要求不断予以改进和完善。此外，操作人员还需要从实际细节入手，不断深入研究，设计出更合理便捷、实用、灵活的工装夹具，从而降低人工劳动强度和生产安全，提高数控铣床的加工效率。
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）：247-247.
[2]刘才志.浅析数控铣床工装夹具设计内容的优化[J].生物技术世界，2013（7）：195-196.
作者简介：汤雄?椋?1971.12，男，湖南株洲人，大专，助理工程师，主要从事模夹具的设计与制造。
