數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，確定工件編程零點。由加工中心上加工的零件一般都會較復雜。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。加工中心的自動換刀（ATC）功能決定了在加工中不能使用支架、位置檢測及對刀元件。加工中心的高柔性需要夾具比普通機床結構簡單緊湊，夾緊動作準確迅速，盡量減少輔助時間，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。

要想應用好夾具，首先要對加工中心的加工特點有較深刻的理解和掌握，同時還要考慮下列因素：

①加工零件的精度；

②批量大小；

③制造周期；

④制造成本。

根據機床特點和加工需求，常用的夾具結構類型有專用夾具、組合夾具、成組夾具和可調整夾具。在選擇時還要考慮其他因素，選擇最合理、最經濟的夾具形式。

1）組合夾具

組合夾具是由一套結構標準化，尺寸規格化的通用組合元件構成。可以按工件的加工需要組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是滿足系列化、標準化、通用化，具有可調性，組合性，模擬性，柔性，應急性和經濟性，使用壽命長，能適應產品加工中的周期短、成本低等要求，比較適合加工中心應用。在加工中心上應用組合夾具，有下列優點：

①節約夾具的設計制造工時；②縮短生產準備周期；③節約鋼材和降低成本；④提高企業工藝裝備系數。

但是，由于組合夾具是由各種通用標準元件組合而成的，元件間互相配合的環節較多，夾具剛性、精度仍比不上專用夾具，元件連結的接合面剛度對加工精度影響很大。通常，采用組合夾具時，尺寸加工精度只能達到IT8～IT9級，這就使得組合夾具在應用范圍上受到限制。此外，使用組合夾具首次投資大（注：租賃方式會會相對優惠一些），總體略顯笨重，還有排屑不便的缺陷。對中、小批量，單件（如新產品試制等）或對精度要求不很嚴格的零件，在加工中心上加工時，應盡可能選擇組合夾具。

2）專用夾具

對于工廠的主導產品，批量較大，且輪番上場加工，精度要求較高的零件，加工時選用專用夾具非常必要。

專用夾具是根據某一特定零件的結構特點專門為之設計的夾具，有結構合理，剛性強，裝夾穩定可靠，操作方便，提高安裝精度及裝夾速度等優點。這種夾具對一批工件加工后尺寸比較穩定，互換性也較好，可大大提高生產率。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，一般專用夾具的設計和制造周期長，勞動量花費較大，加工簡單零件顯然不太經濟合適。 

3）可調整夾具

可調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，是一種很有發展前途的新穎的夾具。加工中心為它開辟了廣闊的道路。

可調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、設置有可定位等多功能的T型槽及臺階式螺孔、光孔，配制有多種夾緊定位元件。可調整來擴大使用范圍，只要配制通用夾具元件，即可實現快速調整。其剛性好的特點，確保加工精度，它不僅適用于多品種、中小批量生產，而且在少品種、大批量生產中也會體現出明顯的優越性。

4）成組夾具

成組夾具是隨成組加工工藝的發展而出現的。使用成組夾具的基礎是對零件的分類（即編碼系統中的零件族）。通過工藝分析，把尺寸相近、形狀相似的各種零件進行分組，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，統籌考慮夾具的設計方案。對結構外形相似的零件，采用成組夾具，具有經濟、夾緊精度高等特點。

總之，加工中心上零件夾具的選擇要根據零件精度等級，零件結構特點，產品批量及機床精度等情況綜合考慮。在此，推薦選擇順序：優先考慮組合夾具，其次考慮可調整夾具，最后考慮專用夾具、成組夾具。當然，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床進行加工，如果加工的工件及其夾具沒有足夠的剛性，也會出現自激振動或尺寸偏差，因此，在考慮夾緊方案時，應注意工件的穩定性。不合理的裝夾也有同樣的后果，它會在裝夾過程中使剛性不好的工件發生變形。

在考慮夾緊方案時，夾緊力應力求靠近主要支承點上，或在支承點所組成的三角內，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，考慮各個夾緊部件不要與加工部位和所用刀具發生干涉。

夾具在機床上的安裝誤差和工件在夾具中的定位、安裝誤差對加工精度將產生直接影響。即使在程序零點與工件本身的基準點相符合的場合，也要求工件對機床坐標軸線上的角度進行準確地調整。如果編程零點不是根據工件本身，而是按著夾具的基準來測量，則在編制工藝文件時，根據零件的加工精度對裝夾提出特殊要求。夾具中工件定位面的任何磨損以及任何污穢都會引起加工誤差，因此，操作者在裝夾工件時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。

夾具必須保證最小的夾緊變形。零件在粗加工時，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、定位點和夾緊點。壓板的夾緊點要盡量接近支承點，避免把夾緊力加在零件無支承的區域。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，或者粗加工程序僅編制粗加工過程，在粗加工后編一任選停止指令，操作者松開壓板，放松夾具，使零件消除變形后，再繼續進行精加工。

（3）確定零件在機床工作臺上的最佳位置

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

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