高速铣削薄壁件的工件装夹方法.doc

高速铣削薄壁件的工件装夹方法 F技术前沿 高速铣削薄壁件的 工件装夹方法 ■文/同济大学机械工程学院李沪曾纪多斌 在航空航天,汽车电子电器等工业领域,越 来越多地使用薄壁结构件(以下简称薄壁件).在保 证刚度,强度,抗断裂能力等要求条件下.尽可能减 轻零部件重量.并减少零件总数和装配工作. 薄壁件材料切除率高达9O%以上.需要努力控 制加工变形和提高效率.对机械加工提出了高新技 术要求.高速铣削作为当今世界先进制造技术之一, 很适合于加工薄壁件.为控制加工变形.除进行工艺 优化外.还需要合理选择工件装夹方法.本文以下就 这一主题进行探讨. 1.薄壁结构件的装夹 在实验室工作实践中.尝试采用通用压板.磁 体吸附和真空吸盘等不同方法装夹薄壁件.都取得 良好效果.下面分别展开讨论. 1.1通用压板 图1中三连波导薄壁件外形尺寸为791×157× 32mm.长,宽与厚度尺寸相差不算特别悬殊.最小 壁厚为2mm.工件刚度不是很小.经过分析比较和 试验.在毛坯两侧面沿长度方向铣削高10mm.深 3mm的工艺通槽后.从毛坯两侧用4块压板伸人工 艺通槽压紧.结果证明装夹变形小.实用方便.此处 的装夹要点是压板的数量和在机床工作台面上围绕 毛坯的作用点分布,还有夹紧力的大小.一般地说. 压板数量应当适中.作用点分布位置需要均匀错开. 夹紧力尽可能小些. ? 112.第04期数控机床市场 图1通用压板装夹三连波导薄壁件 如果薄壁件的长,宽尺寸大且接近.而厚度很 小时.采用通用压板装夹会有问题.其一.工件毛坯 侧面高度不足没有铣削工艺槽的余地.只能用压板 直接压住上表面.容易留下压痕.特别是当工件材料 较软时.此时压板还会妨碍走刀加工.其二.压板压 紧后.毛坯中间部位容易发生弹性变形而如图2拱 起,影响加工精度甚至加工的顺利进行,加工完成后 工件难免发生较大翘曲变形. 拱起高度 血广～向一. 图2通用压板装夹造成毛坯拱起变形 可见.通用压板主要用于厚度和刚度不很小的 薄壁件装夹. 1.2磁铁吸附 如果需要加工厚度为1mm左右的有色金属薄板 件,通用压板和电磁工作台装夹都无法采用,不妨考 虑磁铁吸附的装夹方法.用永磁铁通过磁力吸附作 用将此类薄板件压紧在导磁的工作台面上.该方法 广泛应用于电子元器件领域,解决刚性低,工艺要求 苛刻的轻小,超薄有色金属零件的装夹问题. 磁铁吸附装夹夹紧力分布均匀,夹紧可靠,工 件变形小,一般不会在工件表面产生压痕.磁铁形状 简单,便于保管,还可以组合起来用于装夹形状复杂 的薄板件. 图3所示铝合金薄壁件上有12条直槽,槽壁和槽 底厚度均为1mm,毛坯原始厚度1O.25mm.高速铣削 加工时采用了通用压板和磁铁吸附结合的装夹方法. 起先.在毛坯四周每边铣出两个用于搭压板的工艺 槽,尺寸为20X5X5mm.通用压板压紧后,开始 铣削中间2条直槽.加工完成后把工业用强磁铁放入 槽内,利用磁铁与工作台面问的磁力作用,使工件底 面与工作台面紧密接触.接着,从中间向两边依次铣 削直槽,每次左右对称各1条,加工完成后即放入磁 铁,直至12条槽内都有了磁铁.最后,拆去工件四周 的8块压板,仅利用磁铁吸力夹紧工件,再完成工件 外轮廓的铣削加工,可以避免压板妨碍走刀加工. 图3铝合金直槽腔薄壁件 磁铁吸附装夹效率较低,增加了数控编程和加 工时需要考虑的问题,在通用机械制造领域内适合 于作为临时替代或补充的装夹方法. 1.3真空吸盘 随着科学技术的发展进步,有色金属和非金属 材料在制造业中的应用日趋广泛.机械加工中遇到 越来越多薄,脆,无导磁性的扁平工件,往往不能够 采用传统方法装夹固定.2O世纪9O年代以来,真空 吸盘夹具逐渐进入机械加工领域.最初,它在电子行 F 业中获得较多应用,而后推广到汽车,包装,木工, 金属加工等行业中. 真空吸盘夹紧力分布均匀,大小一致.没有机 械夹紧件,不会造成工件局部变形,不影响工件表面 质量.它不需要装夹辅具.使用方便,可减少装夹辅 助时间,提高效率.这些优点,使它十分适合于装夹 薄壁件. 根据真空的产生方法,真空吸盘可分压缩空气 原理和真空泵原理两大类. 1.3.1压缩空气原理 图4表示压缩空气产生真空的原理.压缩空气 从阀ElA送入,经阀ElB由阀ElC流出.阀ElB截面 积比阀ElA小,空气流速在B处远高于A处.由伯 努利方程可知B处气压较低而产生强的抽吸能力,带 走阀ElD处的气体形成真空.这就是作为真空源的 真空发生器的原理.它工作时不需要润滑,是清洁的 工艺装备.真空发生器分单级和多级两类,后者效率 高,在消耗等量压缩空气条件下,抽气量达到前者的 若干倍. 图4压缩空气产生真空原理 图5真空发生器真空吸盘夹具 第o4期数控机床市场?113? 技术箭 图5真空吸盘夹具采用真空发生器作为真空源,