线切割多功能圆柱夹具

广东省工人技师职务申请

评审论文

论文题目线切割圆柱对称孔加工夹具

姓名：张鑫

单位：肇庆市高级技工学校

原技术工种名称：工具钳工

申报时间： 2011年11月

广东省劳动和社会保障厅

摘要::设计了一种线切割加工孔快速分中夹具。介绍了它的工作原理及结构特点。其特点是具有灵活性、，以及良好的经济性，因此在机械加工行业中具有比较广泛的用途。

关键词：线切割夹具；机械加工；夹具设计

线切割圆柱对称孔加工夹具

肇庆市高级技工学校张鑫

数控电火花线切割在机械加工中应用非常广泛，切割正常切割时，电极丝与工件之间是非接触状态，不存在切削力，因此，线切割加工时工件的装夹一般只需考虑工件的定位。线切割加工可以精确的加工简单或复杂的工件外，还能很好的节省材料，但如果遇到加工镗刀杆圆柱形工件上方孔问题时，往往遇到的问题就是如何快速分中定位使方孔与线轴对称？为了能有效的解决这个问题，就需要一个专用快速分中的夹具，用此夹具再圆杆形工件进行加工时，能有效地减少工件的装夹和定位时间，提高了加工效率。并且能保证所切割的方孔与刀杆轴线的对称，提高了加工精度。

以下分析此夹具供大家参考

一加工工艺问题：

切割出方孔

切割出键槽

图1（注：图形都是由UG软件绘制截图）

用数控电火花线切割机床加工车床用的镗刀杆或其他圆形工件上的方孔时（如图1所示），要保证方孔与圆杆轴线的对称，装夹和找正时会存在以下几个问题

1线切割在找正时存在不便。要加工的部位在工件的轴线上，先前打的穿丝孔对称度精度往往不是太高，用来作为机床进行自动分中的工艺孔不能保证加工精度。

2部分刀杆是以前用过的，已经加工有方刀孔，只是使用后挤坏，要将方孔重新切割加大一些，故不能用原来的方孔分中，给加工带来了难度。

3在工件的外径尺寸不一样时（这种情况往往较多），每加工一件就要对刀一次，而且要花时间在打表测量平衡度，非常花费时间，造成加工效率低。

综上所述，在实际加工过程中有必要设计和制作一个简单的夹具，能使不同

直径的刀杆或圆杆在切割方孔时，方便地实现分中和找平行，保证加工的对称度精度，而且夹具力求结构简单，制作方便，有一定的通用性，可供长期使用。

二加工工艺分析

这些镗刀杆和圆形工件，首先是如何能准确地进行分中。我们知道现在的数控线切割机床都有内孔自动分中功能，加工时应尽量利用此功能，提高对刀速度和保证加工的对称度精度。一般情况下，在切割镗刀杆或圆杆形工件上的方孔时，我们可以在需要加工的部位先钻一个穿丝孔（如图2所示），利用此工艺孔进行自动分中，此孔与刀杆轴线的对称度和垂直度的精度最终决定了所加工方孔的位置精度，这样钻工艺孔时一定要准确，而在类似刀杆一类的圆形工件上钻孔，精度不好保证，钳工用台钻加工的误差一般会在0.1mm以上，显然保证不了最终的精度要求，这种方法效果不太好。还有一些刀杆已经使用过，已经加工有方孔，只是在使用一段时间以后，方孔磨损和挤压变形，本身已经丧失了精度，要重新切割加大一些，不能作为自动分中的工艺孔，也没有办法再另外钻一个工艺孔。

钻孔很难对中

图2

对于这类问题，实际在应用时更多的是在工件装夹好后，穿好钼丝，在刀杆外圆两边试碰，计下读数，再计算出中间值。这样分中虽然精度有一定的保证，但是速度比较慢。另外，为防止方孔与刀杆的歪斜，还要通过打表调整刀杆轴线与机床导轨平行。而且每加工一个工件都要从新对正一次，费时费力，机床的自动分中功能也没用上。如果工匠数量较大时，加工效率又显得非常低，操作也从容易出错。

三问题处理

那么如何解决此类问题，以便我们在加工过程中能够尽可能地提高效率，本人构思设计了一个夹具，能实现以下功能：

1 夹具在机床上找正（包括确定中心和找平行）并固定好后，能利用线切割

机床的自动分中功能进行快速分中。

2 对于不同直径的工件，都要能够自动确定工件中心，不必再次找正。

因此考虑使用v形块，只要找正v形块的中心平面后，不同直径的圆形工件在v形块上定位后，都能保证工件的中心平面与v形块中心的一致。另外为了利用线切割机床的内径自动分中功能，在v形块的两侧各安装一块挡铁，相当于构成内孔，便于机床自动分中。

整体结构如图3所示：

图3

因为不是对工件直接分中，夹具的综合误差对最终所切割的方孔与工件轴线的对称度精度都有影响。夹具的综合误差包括：V形块底面的形状和位置误差、两侧面和V形面的形状误差、两侧面与V形面的对称度误差、挡铁内表面的形状误差。必需考虑这些误差的影响，夹具制作时应尽可能提高加工精度，减少误差。另外工件本身的形状误差对加工精度也有影响。

V形块两边的挡铁是为了使机床能自动分中，其内侧面的平面度精度要求较高，可以磨削加工，其他表面则无需精加工（如图4所示）.

V形块两侧面的中心与V形面的中心的对称度误差较难控制，制作时一般铣削不能保证精度，可以直接用线切割加工，误差一般不大于0.02mm，表面较粗糙可图用油石适当修磨。也可以采用数控铣加工。如果要求较高，可以采用正弦规检测，再用平面磨床修正或研磨，进一步提高平面度和有关的位置精度。

V形块的长度可大些，40---50mm((左右即可，因为定位面越大，则定位精度越高，太大也没必要。底面的适当位置可加工一些容屑槽。V形块一侧要切去一部分，10mm左右，用于其在机床上用压板压紧装夹，边缘最好倒角，应适当大些，2—3mm左右，可防止压板单边压紧时压到边缘而造成倾斜（具体结构和参考尺寸如图5所示）。同时在装夹时压板也不要压得太紧。

图4

V形块的深度根据所加工工件的直径确定，此处为20mm，角度为90度可用于直径5---55mm圆杆形工件的装夹。若工件直径较大，可用120度的V形块或加大v形面的深度。另外工件在装夹时，切割方孔的加工部位尽可能离夹具近些，这样可将工件本身的形状误差对加工精度的影响降低到最小。

四效果总结

此夹具在实际生产应用中极大地提高了装夹速度，节约了加工时间，提高了生产效率，同时加工精度也有了保证。与不使用夹具对（比对于一个操作较熟练的工人，操作顺利时）

不使用夹具：通过工件的外径分中，每加工一个工件在装夹时，都要打表找平行，穿丝两次，到开始加工时平均装夹时间30分钟左右，加工精度取决于操作工的技术水平，质量不稳定。

使用夹具：夹具固定并找正后，工件无需再次找正，每加工一个工件只要穿丝一次，装夹一个工件平均用时10分钟左右，加工精度取决于夹具，在工艺条件稳定的情况下，质量稳定性有保证。

其他用途：

此夹具还可以用在圆柱形工件端部割槽、切断等，能方便地保证槽的对称，断面与轴线垂直，装夹定位方便快捷。