摘要：裝夾方法直接決定著加工的精度及效率。在小批量多品種的加工中，通用夾具是加工的首選。靈活運用通用夾具，可將原來不能完成的加工變為可能。對料厚0.5～4mm的鋁板、銅板零件進行數控銑削加工，改進原有的裝夾方法，采用磁鐵輔(fu)助裝(zhuang)夾的方(fang)法(fa)，解決了(le)加(jia)工薄板時零件夾持力不易掌(zhang)握的問(wen)題。
1.工件特點
在生產中經(jing)常遇到一些(xie)大小不一、批(pi)量很小的(de)薄(bo)板(ban)(ban)零件(jian)（見圖(tu)1）的(de)加(jia)工(gong)，這些(xie)零件(jian)由于是軍工(gong)配套(tao)產品，因此尺(chi)寸(cun)精(jing)度及(ji)形位公差要(yao)求較(jiao)高(gao)。該種零件(jian)材料為鋁合(he)金(jin)或黃銅，雖然(ran)形狀簡單，但板(ban)(ban)料較(jiao)薄(bo)，一般(ban)厚度為0.5～4mm；面(mian)積(ji)較(jiao)大，經(jing)常會有尺(chi)寸(cun)超(chao)過200mm×200mm的(de)蓋板(ban)(ban)，不易加(jia)工(gong)。
加(jia)工(gong)這類零(ling)(ling)件時，一般采用平口鉗(qian)、墊鐵(tie)和擠鐵(tie)組合裝(zhuang)(zhuang)夾(jia)(jia)(jia)(jia)方法(fa)(fa)(fa)，在立式加(jia)工(gong)中(zhong)心(xin)、數(shu)控銑床等設備上(shang)銑削加(jia)工(gong)成形(xing)。由(you)于零(ling)(ling)件材(cai)料具(ju)有抗拉強度低、塑(su)性高的(de)(de)(de)特性，加(jia)之零(ling)(ling)件厚度薄，外型(xing)尺寸大(da)(da)，因此裝(zhuang)(zhuang)夾(jia)(jia)(jia)(jia)很(hen)容易(yi)產生變形(xing)。夾(jia)(jia)(jia)(jia)持(chi)(chi)力大(da)(da)時，中(zhong)間隆起，加(jia)工(gong)出的(de)(de)(de)零(ling)(ling)件中(zhong)心(xin)薄、兩邊厚，厚度及平行度超差；而當夾(jia)(jia)(jia)(jia)持(chi)(chi)力小時，銑削力大(da)(da)于夾(jia)(jia)(jia)(jia)持(chi)(chi)力，經常使加(jia)工(gong)中(zhong)的(de)(de)(de)零(ling)(ling)件產生位移，造成零(ling)(ling)件報廢，給加(jia)工(gong)帶來(lai)很(hen)大(da)(da)的(de)(de)(de)困難。真(zhen)(zhen)空(kong)吸(xi)附夾(jia)(jia)(jia)(jia)緊方法(fa)(fa)(fa)雖然(ran)可以保證裝(zhuang)(zhuang)夾(jia)(jia)(jia)(jia)精度，但專業(ye)夾(jia)(jia)(jia)(jia)具(ju)投(tou)入較大(da)(da)，并(bing)且在數(shu)控加(jia)工(gong)中(zhong)要使用切削液，會對(dui)真(zhen)(zhen)空(kong)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)造成損壞，所以真(zhen)(zhen)空(kong)吸(xi)附裝(zhuang)(zhuang)夾(jia)(jia)(jia)(jia)方法(fa)(fa)(fa)在小批量多(duo)品種(zhong)的(de)(de)(de)數(shu)控加(jia)工(gong)中(zhong)不是很(hen)適用。針對(dui)生產加(jia)工(gong)中(zhong)出現的(de)(de)(de)這個瓶頸問(wen)題，在原有裝(zhuang)(zhuang)夾(jia)(jia)(jia)(jia)方法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)基礎上(shang)，使用一種(zhong)靈活的(de)(de)(de)強磁鐵(tie)輔(fu)助裝(zhuang)(zhuang)夾(jia)(jia)(jia)(jia)方法(fa)(fa)(fa)，解決了(le)上(shang)述問(wen)題，保證了(le)零(ling)(ling)件的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)精度。
圖 1
2.裝夾方法分析
（1）采用平口鉗(qian)、擠鐵裝夾薄板零(ling)件。薄(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)板(ban)(ban)(ban)加(jia)(jia)工(gong)一般是采用(yong)平口鉗、墊(dian)鐵和(he)擠(ji)鐵組(zu)合裝夾(jia)方(fang)法(fa)(fa)，雖(sui)然理論上(shang)夾(jia)緊力可以很大，但(dan)是由(you)于薄(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)板(ban)(ban)(ban)受力后(hou)(hou)容易變(bian)(bian)(bian)形(xing)，并且加(jia)(jia)工(gong)過(guo)程中銑刀切(qie)削(xue)時會(hui)產生向上(shang)的(de)(de)拉(la)力，這個(ge)拉(la)力立刻就(jiu)會(hui)使(shi)薄(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)板(ban)(ban)(ban)變(bian)(bian)(bian)形(xing)，造成(cheng)薄(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)板(ban)(ban)(ban)零(ling)件中心向上(shang)拱(gong)起(qi)，加(jia)(jia)工(gong)出的(de)(de)零(ling)件中間(jian)薄(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)、兩邊厚；嚴重時薄(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)板(ban)(ban)(ban)變(bian)(bian)(bian)形(xing)失穩(wen)，會(hui)使(shi)夾(jia)緊失效，零(ling)件受切(qie)削(xue)力時會(hui)移(yi)動，造成(cheng)零(ling)件報(bao)(bao)廢(fei)。以200mm×200mm×2mm的(de)(de)鋁合金薄(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)板(ban)(ban)(ban)為(wei)例(li)進行試驗，夾(jia)緊后(hou)(hou)在薄(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)板(ban)(ban)(ban)中間(jian)施加(jia)(jia)1N的(de)(de)拉(la)力，薄(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)板(ban)(ban)(ban)就(jiu)會(hui)變(bian)(bian)(bian)形(xing)，向上(shang)拱(gong)起(qi)0.1mm，加(jia)(jia)工(gong)后(hou)(hou)就(jiu)會(hui)產生0.1mm以上(shang)的(de)(de)偏差(cha)，對(dui)于要求(qiu)0.1mm公差(cha)的(de)(de)蓋板(ban)(ban)(ban)零(ling)件，就(jiu)會(hui)超差(cha)報(bao)(bao)廢(fei)。在薄(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)板(ban)(ban)(ban)中間(jian)施加(jia)(jia)18N的(de)(de)拉(la)力，薄(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)板(ban)(ban)(ban)就(jiu)會(hui)變(bian)(bian)(bian)形(xing)至裝夾(jia)失穩(wen)，中間(jian)明顯拱(gong)起(qi)，夾(jia)緊力迅速(su)下降，無法(fa)(fa)加(jia)(jia)工(gong)。
（2）采用強磁鐵輔助夾緊(jin)方法。選(xuan)用(yong)磁(ci)(ci)(ci)(ci)力(li)超強(qiang)的(de)(de)釹鐵(tie)(tie)硼(peng)強(qiang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)用(yong)于(yu)輔助(zhu)裝(zhuang)夾(jia)薄(bo)板(ban)(ban)零(ling)件。釹鐵(tie)(tie)硼(peng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)是磁(ci)(ci)(ci)(ci)力(li)最強(qiang)的(de)(de)永磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)，能吸(xi)起相(xiang)當(dang)于(yu)自(zi)身質(zhi)量(liang)640倍的(de)(de)重物，可以實現小(xiao)體積大磁(ci)(ci)(ci)(ci)力(li)的(de)(de)裝(zhuang)夾(jia)要(yao)求。生(sheng)產(chan)中，在(zai)平口鉗、擠(ji)鐵(tie)(tie)裝(zhuang)夾(jia)系統中的(de)(de)薄(bo)板(ban)(ban)的(de)(de)中間(jian)位(wei)置(zhi)（見(jian)圖2）放置(zhi)一(yi)(yi)塊或幾塊φ15mm×10mm強(qiang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)磁(ci)(ci)(ci)(ci)塊。以厚(hou)度為2mm的(de)(de)鋁合金(jin)蓋板(ban)(ban)零(ling)件的(de)(de)加(jia)工(gong)為例，磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)透(tou)過(guo)蓋板(ban)(ban)，與底下的(de)(de)墊(dian)鐵(tie)(tie)吸(xi)附(fu)，每(mei)塊磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)的(de)(de)吸(xi)附(fu)力(li)可達1.8kg，足(zu)以克服(fu)裝(zhuang)夾(jia)變形和(he)刀具(ju)切(qie)削產(chan)生(sheng)的(de)(de)拉力(li)，將薄(bo)板(ban)(ban)工(gong)件緊緊地壓在(zai)墊(dian)鐵(tie)(tie)上，不(bu)產(chan)生(sheng)拱起。經(jing)試驗，一(yi)(yi)塊φ15mm×10mm的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)鐵(tie)(tie)透(tou)過(guo)不(bu)同厚(hou)度薄(bo)板(ban)(ban)產(chan)生(sheng)的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)力(li)如表1所示。
圖 2
1.動鉗(qian)(qian)口(kou) 2.薄板工件 3.強磁鐵壓(ya)塊 4.主軸 5.銑刀 6.擠(ji)鐵 7.墊鐵 8.定(ding)鉗(qian)(qian)口(kou) 9.平口(kou)鉗(qian)(qian)
表1 φ15mm×10mm磁鐵透過不同厚(hou)度(du)薄板產生(sheng)的磁力
3.不同裝夾方法的加工效果對比
采(cai)用磁鐵輔助(zhu)裝夾的(de)加(jia)工(gong)(gong)方(fang)(fang)(fang)法(fa)和采(cai)用普通加(jia)工(gong)(gong)方(fang)(fang)(fang)法(fa)加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)件(jian)的(de)零(ling)件(jian)精(jing)度(du)對比如表2所示，可以(yi)看出(chu)，使用磁鐵輔助(zhu)裝夾的(de)加(jia)工(gong)(gong)方(fang)(fang)(fang)法(fa)后，零(ling)件(jian)的(de)加(jia)工(gong)(gong)精(jing)度(du)得到明(ming)顯(xian)提高。
表2 采(cai)用磁鐵輔助裝(zhuang)夾加(jia)工方(fang)法與普(pu)通(tong)加(jia)工方(fang)法的零件(jian)精度對比
以(yi)放大(da)器蓋板(ban)為(wei)例(li)，圖(tu)樣要求(qiu)的(de)(de)(de)厚度公差一般為(wei)0.1mm ，由表2可知，采用普通(tong)加工(gong)方(fang)法不能保證零件的(de)(de)(de)加工(gong)精(jing)(jing)(jing)度要求(qiu)或者根本無法加工(gong)；采用磁(ci)鐵(tie)輔助裝夾的(de)(de)(de)加工(gong)方(fang)法后，零件精(jing)(jing)(jing)度完全可以(yi)滿足圖(tu)樣精(jing)(jing)(jing)度要求(qiu)，同時也為(wei)工(gong)人的(de)(de)(de)操作提供了方(fang)便。
4.生產中的注意事項
采(cai)用(yong)磁鐵輔(fu)助裝夾的(de)加工方法，在生(sheng)產中應該(gai)注意以下幾項：
（1）使用擠鐵裝夾(jia)時，需(xu)要(yao)先(xian)加(jia)工薄板的(de)四周，以保證擠鐵裝夾(jia)精度。
（2）墊鐵(tie)(tie)、平(ping)(ping)口鉗的(de)(de)精度(du)直接影(ying)響工件的(de)(de)加(jia)工精度(du)，一般對于(yu)要求(qiu)加(jia)工精度(du)為0.05mm的(de)(de)工件，需要把平(ping)(ping)口鉗、墊鐵(tie)(tie)的(de)(de)平(ping)(ping)面度(du)調整(zheng)到0.02mm以(yi)內。
（3）強磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)的(de)(de)分布可(ke)以靈活(huo)布置(zhi)，根據零件的(de)(de)大小和加(jia)工位(wei)(wei)置(zhi)放置(zhi)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)，可(ke)以放置(zhi)多個大小不同的(de)(de)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)，確保薄板貼緊(jin)墊鐵(tie)(tie)(tie)。必(bi)要時可(ke)以采用先(xian)加(jia)工一部分，然后暫停，調整磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)位(wei)(wei)置(zhi)，再加(jia)工另一部分的(de)(de)方法(fa)完成加(jia)工。
（4）對于直徑(jing)很細或懸出很長(chang)的(de)銑刀，要注(zhu)意磁(ci)鐵(tie)(tie)對刀具的(de)影響，使磁(ci)鐵(tie)(tie)放置得離刀具的(de)加工(gong)路徑(jing)遠一些。
（5）根據薄(bo)板加工(gong)的銑削(xue)深度，分析刀(dao)具(ju)加工(gong)時(shi)帶起(qi)力的大小，必要時(shi)采(cai)用換小直徑立(li)銑刀(dao)、小螺旋角(jiao)銑刀(dao)，分層銑削(xue)及減少切寬等方法，減小切削(xue)帶起(qi)力。
5.結語
磁(ci)鐵輔(fu)助裝夾方(fang)法具有一定(ding)的(de)通(tong)用性，不(bu)(bu)僅適用于(yu)薄鋁板的(de)數控銑削加(jia)工(gong)，也適用于(yu)塑料(liao)、橡膠(jiao)、聚四(si)氟乙烯(xi)等(deng)非導磁(ci)材料(liao)薄板零(ling)件的(de)數控銑削加(jia)工(gong)，同時(shi)可用于(yu)磨床磨削不(bu)(bu)導磁(ci)薄板零(ling)件(如不(bu)(bu)銹鋼等(deng))。該方法簡單方便、可(ke)操作(zuo)性強，可(ke)為此類(lei)零件的(de)生產提供(gong)借鑒。