數(shù)控加工中心零件如何裝夾與定位

一.確定零件夾具

加工中心上的夾具的不僅要夾緊工件，還要以各方向的定位面為參考基準(zhǔn)，確定工件編程零點(diǎn)。由加工中心上加工的零件一般都會(huì)較復(fù)雜。工件在一次裝夾中，既要粗銑、粗鏜，又要精銑、精鏜，需要多種刀具，這就要夾具既能承受大的切削力，還需滿足定位精度要求。加工中心的自動(dòng)換刀（ATC）功能決定了在加工中不能使用支架、位置檢測(cè)及對(duì)刀元件。加工中心的高柔性需要夾具比普通機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，夾緊動(dòng)作準(zhǔn)確迅速，盡量減少輔助時(shí)間，操作方便、省力、安全，而且要保證足夠的剛性，還要能靈活多變。

要想應(yīng)用好夾具，首先要對(duì)加工中心的加工特點(diǎn)有較深刻的理解和掌握，同時(shí)還要考慮下列因素：

①加工零件的精度；

②批量大??；

③制造周期；

④制造成本。

根據(jù)機(jī)床特點(diǎn)和加工需求，常用的夾具結(jié)構(gòu)類型有專用夾具、組合夾具、成組夾具和可調(diào)整夾具。在選擇時(shí)還要考慮其他因素，選擇最合理、最經(jīng)濟(jì)的夾具形式。

1）組合夾具

組合夾具是由一套結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，尺寸規(guī)格化的通用組合元件構(gòu)成?？梢园垂ぜ募庸ば枰M成各種不同功用的夾具。組合夾具有孔系組合夾具和槽系組合夾具。

組合夾具的基本特點(diǎn)是滿足系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，具有可調(diào)性，組合性，模擬性，柔性，應(yīng)急性和經(jīng)濟(jì)性，使用壽命長(zhǎng)，能適應(yīng)產(chǎn)品加工中的周期短、成本低等要求，比較適合加工中心應(yīng)用。在加工中心上應(yīng)用組合夾具，有下列優(yōu)點(diǎn)：

①節(jié)約夾具的設(shè)計(jì)制造工時(shí)；②縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；③節(jié)約鋼材和降低成本；④提高企業(yè)工藝裝備系數(shù)。

但是，由于組合夾具是由各種通用標(biāo)準(zhǔn)元件組合而成的，元件間互相配合的環(huán)節(jié)較多，夾具剛性、精度仍比不上專用夾具，元件連結(jié)的接合面剛度對(duì)加工精度影響很大。通常，采用組合夾具時(shí)，尺寸加工精度只能達(dá)到IT8～I(xiàn)T9級(jí)，這就使得組合夾具在應(yīng)用范圍上受到限制。此外，使用組合夾具首次投資大（注：租賃方式會(huì)會(huì)相對(duì)優(yōu)惠一些），總體略顯笨重，還有排屑不便的缺陷。對(duì)中、小批量，單件（如新產(chǎn)品試制等）或?qū)纫蟛缓車?yán)格的零件，在加工中心上加工時(shí)，應(yīng)盡可能選擇組合夾具。

2）專用夾具

對(duì)于工廠的主導(dǎo)產(chǎn)品，批量較大，且輪番上場(chǎng)加工，精度要求較高的零件，加工時(shí)選用專用夾具非常必要。

專用夾具是根據(jù)某一特定零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)專門為之設(shè)計(jì)的夾具，有結(jié)構(gòu)合理，剛性強(qiáng)，裝夾穩(wěn)定可靠，操作方便，提高安裝精度及裝夾速度等優(yōu)點(diǎn)。這種夾具對(duì)一批工件加工后尺寸比較穩(wěn)定，互換性也較好，可大大提高生產(chǎn)率。但專用夾具所固有的只能為某一種特定零件的加工，從而有很大的狹隘性，一般專用夾具的設(shè)計(jì)和制造周期長(zhǎng)，勞動(dòng)量花費(fèi)較大，加工簡(jiǎn)單零件顯然不太經(jīng)濟(jì)合適。 

3）可調(diào)整夾具

可調(diào)整夾具能有效地克服以上兩種夾具的不足，滿足了加工精度，又有很有柔性，是一種很有發(fā)展前途的新穎的夾具。加工中心為它開(kāi)辟了廣闊的道路。

可調(diào)整夾具與組合夾具有很大的相似度，不同在于它是具有一系列整體剛性好的夾具體。在夾具體上，夾壓、設(shè)置有可定位等多功能的T型槽及臺(tái)階式螺孔、光孔，配制有多種夾緊定位元件?？烧{(diào)整來(lái)擴(kuò)大使用范圍，只要配制通用夾具元件，即可實(shí)現(xiàn)快速調(diào)整。其剛性好的特點(diǎn)，確保加工精度，它不僅適用于多品種、中小批量生產(chǎn)，而且在少品種、大批量生產(chǎn)中也會(huì)體現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性。

4）成組夾具

成組夾具是隨成組加工工藝的發(fā)展而出現(xiàn)的。使用成組夾具的基礎(chǔ)是對(duì)零件的分類（即編碼系統(tǒng)中的零件族）。通過(guò)工藝分析，把尺寸相近、形狀相似的各種零件進(jìn)行分組，編制成組工藝，然后把定位、夾緊和加工方法相同的或相似的零件集中起來(lái)，統(tǒng)籌考慮夾具的設(shè)計(jì)方案。對(duì)結(jié)構(gòu)外形相似的零件，采用成組夾具，具有經(jīng)濟(jì)、夾緊精度高等特點(diǎn)。

總之，加工中心上零件夾具的選擇要根據(jù)零件精度等級(jí)，零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，產(chǎn)品批量及機(jī)床精度等情況綜合考慮。在此，推薦選擇順序：優(yōu)先考慮組合夾具，其次考慮可調(diào)整夾具，最后考慮專用夾具、成組夾具。當(dāng)然，還可使用三爪卡盤、虎鉗等大家熟悉的通用夾具。

二.夾緊與安裝

即使用剛度較高的機(jī)床進(jìn)行加工，如果加工的工件及其夾具沒(méi)有足夠的剛性，也會(huì)出現(xiàn)自激振動(dòng)或尺寸偏差，因此，在考慮夾緊方案時(shí)，應(yīng)注意工件的穩(wěn)定性。不合理的裝夾也有同樣的后果，它會(huì)在裝夾過(guò)程中使剛性不好的工件發(fā)生變形。

在考慮夾緊方案時(shí)，夾緊力應(yīng)力求靠近主要支承點(diǎn)上，或在支承點(diǎn)所組成的三角內(nèi)，并力求靠近切削部位及剛性好的地方，盡量不要在被加工孔的上方。同時(shí)，考慮各個(gè)夾緊部件不要與加工部位和所用刀具發(fā)生干涉。

夾具在機(jī)床上的安裝誤差和工件在夾具中的定位、安裝誤差對(duì)加工精度將產(chǎn)生直接影響。即使在程序零點(diǎn)與工件本身的基準(zhǔn)點(diǎn)相符合的場(chǎng)合，也要求工件對(duì)機(jī)床坐標(biāo)軸線上的角度進(jìn)行準(zhǔn)確地調(diào)整。如果編程零點(diǎn)不是根據(jù)工件本身，而是按著夾具的基準(zhǔn)來(lái)測(cè)量，則在編制工藝文件時(shí)，根據(jù)零件的加工精度對(duì)裝夾提出特殊要求。夾具中工件定位面的任何磨損以及任何污穢都會(huì)引起加工誤差，因此，操作者在裝夾工件時(shí)一定要將污物擦干凈，并按工藝文件上的要求找正定位面，使其在一定的精度范圍內(nèi)。

夾具必須保證最小的夾緊變形。零件在粗加工時(shí)，切削力大，需要夾緊力大，但又不能把零件夾壓變形，因此，必須慎重選擇夾具的支承點(diǎn)、定位點(diǎn)和夾緊點(diǎn)。壓板的夾緊點(diǎn)要盡量接近支承點(diǎn)，避免把夾緊力加在零件無(wú)支承的區(qū)域。如采用這些措施仍不能控制零件變形，只能將粗、精加工工序分開(kāi)，或者粗加工程序僅編制粗加工過(guò)程，在粗加工后編一任選停止指令，操作者松開(kāi)壓板，放松夾具，使零件消除變形后，再繼續(xù)進(jìn)行精加工。

（3）確定零件在機(jī)床工作臺(tái)上的最佳位置

在臥式加工中心上加工零件時(shí)，由于要進(jìn)行多工位加工，就要考慮零件（包括夾具）在機(jī)床工作臺(tái)上的最佳位置，該位置是在技術(shù)準(zhǔn)備過(guò)程中考慮機(jī)床行程，各種干涉情況，優(yōu)化匹配各部位刀具長(zhǎng)度而確定的。若是考慮不周，將會(huì)造成機(jī)床超程，更換刀具，影響加工精度或重新進(jìn)入試切階段而造成浪廢工時(shí)等不良后果，也增大了出現(xiàn)廢品的可能性。

加工中心具有的自動(dòng)換刀（ATC）功能決定了其最大的弱點(diǎn)為刀具懸臂式加工，在加工過(guò)程中不能使用鏜模、支架等。因此，在進(jìn)行多工位零件的加工時(shí)，應(yīng)綜合計(jì)算各工位的各加工表面到機(jī)床主軸端面的距離以選擇最佳的刀具長(zhǎng)度，提高工藝系統(tǒng)的剛性，從而保證加工精度。