銑床夾具主要用于加工零件上的平面、鍵槽、缺口、花鍵、齒輪及直線成形面和立體成形面等。由于銑削過程中是夾具和工作臺一起作送進運動,而銑床夾具的整體結構在很大程度上取決于銑削加工的送進方式,故將銑床夾具分為直線送進式、圓周送進式和機械仿形夾具三種類型。
(本篇選自《機械加工特色操作及實用案例》第二章第四節(二)銑床夾具)
(一)銑床夾具的主要類型
1. 直線送進式專用銑床夾具
在銑床夾具中,這類夾具用得最多,按照在夾具上安裝零件的數目,可分為單件夾具和多件夾具。
單件夾具多在單件小批量生產中使用,或者用于加工尺寸較大的零件及定位夾緊方式較特殊的中小零件。如圖1所示,即為生產實際中,銑長軸上溝槽的單件夾具應用實例。
圖1 銑長軸上溝槽的單件夾具
1—夾具體 2—零件 3—夾瓦 4—頂芯 5—墊圈 6—螺釘
多件夾具廣泛用于成批生產或大量生產的中小零件加工。根據零件的結構特點和對生產率的不同要求,可按先后加工、平行加工,或平行—先后加工等方式設計夾具。
為了進一步提高夾具的工作效率,在設計單件或多件夾具時,還要注意采取措施,節省裝卸零件的輔助時間,如:①采用聯動夾緊機構。②采用氣壓、液壓等傳動裝置。③使加工的機動時間和裝卸零件的時間重合等。
2. 圓周送進式專用銑床夾具
圓周銑削法的送進運動是連續不斷的,能在不停車的情況下裝卸零件,因此是一種生產效率很高的加工方法,適用于較大批量的生產。
設計圓周送進式夾具時應注意下列問題:
(1)沿圓周排列的零件應盡量緊湊,以減少銑刀的空程、減小夾具的尺寸和重量。
(2)尺寸很大的夾具,最好不要制成整體的。
(3)夾緊零件的手柄沿轉臺的四周分布,便于操作。
(4)應盡量減輕操作人員的勞動強度和注意安全。
(二)銑床夾具的設計要點
1. 銑床夾具的結構特點
銑削加工一般切削用量和切削力較大,又是多刀多刃斷續切削,且切削力的方向和大小是變化的,加工時容易產生振動,因此設計銑床夾具時應特別注意零件定位的穩定性和夾緊的可靠性。定位裝置的設計和布置,應盡量使主要支承面積大些,導向定位的兩個支承要盡量相距遠些。夾緊裝置的設計則要求夾緊力足夠大和自鎖性能良好,防止夾緊機構因振動而松夾。施力方向和作用點要恰當,必要時可采用輔助支承或浮動夾緊機構等,以提高夾緊剛度。由于夾緊元件和夾具上的某些元件要直按示受較大的切削力、夾緊力或其反作用力,特別是夾具體,要承受所有的各種作用力,因而要求有足夠的強度和剛度,因此這此元件的結構尺寸必然要大些,整個夾具也因而顯得粗壯,對于銑床夾具來說這是必要的。
在夾具結構方面,由于銑削加工的適應性較大,常會遇到結構形狀不規則的零件和多件加工的要求,這均給零件的安裝帶來一定的困難,在裝卸零件時往往費時費力。為此,應注意采用快速夾緊、聯動夾緊和機械化傳動裝置等,以節省裝卸零件的輔助時間。但同時必須注意夾緊的復雜程度,工作效率和生產規模要相適應。
對于多工位夾具上的定位元件,可以做成一個元件,也可以做成若干件然后根據加工要求加以組合,但都需要注意保證各工位之間的相互位置精度,便于元件的加工和夾具的裝配,并注意防止熱處理時變形等。
2. 定向鍵和對刀裝置設計
定向鍵和對刀裝置是銑床夾具的特殊元件。定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中,一般使用兩個,其距離盡可能布置得遠些,小型夾具也可使用一個斷面為矩形的長鍵。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合,使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的相互位置。定向鍵可承受銑削時所產生的轉矩,可減輕夾緊夾具的螺釘的負荷,加強夾具在加工過程中的穩固性。因此,在銑削平面時,夾具體上也要裝有定向鍵。
一般在夾具底座下面安裝兩個定向鍵。定向鍵的斷面通常為矩形,如圖2所示,有兩種結構:一種在鍵的側面開有溝槽,另一種在鍵的側面加工成臺階,把鍵分為上下兩部分,其上部尺寸按H7/h6與夾具體的鍵槽配合,可以預先按統一尺寸制造。下部寬度尺寸為b,和工作臺T形槽相配合,因一般工作臺中央T形槽其公差為H8或H7,故尺寸b一般按h8或h6制造。定向鍵與槽的配合間院有時會影響零件的加工精度。為了提高夾具的定向精度,定向鍵下部的尺寸b可留有余量以便修配,或在安裝夾具時把它推向一邊,使定向鍵的一側和工作臺T形槽的側面貼緊,以避免間隙的影響,但此時夾具需牢靠地緊固在工作臺上。
a)側面開有溝槽結構的定位鍵
b)側面加工成臺階結構的定位鍵
圖2 定向鍵
銑床夾具在工作臺上安裝好后,還需調整銑刀對夾具的相對位置。通常為了使刀具與工件被加工表面的相對位置能夠快速準確定位,在夾具上可以采用對刀裝置。對刀裝置一般由對刀塊和塞尺組成,其結構尺寸已經標準化。如何選擇對刀塊,可以根據工件的具體加工要求進行。