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，采用磁鐵輔助裝夾的方法，解決了加工薄板時零件夾持力不易掌握的問題。
1.工件特點
在生產中經常遇到一些大小不一、批量很小的薄板零件（見圖1）的加工，這些零件由于是軍工配套產品，因此尺寸精度及形位公差要求較高。該種零件材料為鋁合金或黃銅，雖然形狀簡單，但板料較薄，一般厚度為0.5～4mm；面積較大，經常會有尺寸超過200mm×200mm的蓋板，不易加工。
加工這類零件時，一般采用平口鉗、墊鐵和擠鐵組合裝夾方法，在立式加工中心、數控銑床等設備上銑削加工成形。由于零件材料具有抗拉強度低、塑性高的特性，加之零件厚度薄，外型尺寸大，因此裝夾很容易產生變形。夾持力大時，中間隆起，加工出的零件中心薄、兩邊厚，厚度及平行度超差；而當夾持力小時，銑削力大于夾持力，經常使加工中的零件產生位移，造成零件報廢，給加工帶來很大的困難。真空吸附夾緊方法雖然可以保證裝夾精度，但專業夾具投入較大，并且在數控加工中要使用切削液，會對真空裝置造成損壞，所以真空吸附裝夾方法在小批量多品種的數控加工中不是很適用。針對生產加工中出現的這個瓶頸問題，在原有裝夾方法的基礎上，使用一種靈活的強磁鐵輔助裝夾方法，解決了上述問題，保證了零件的加工精度。
圖 1
2.裝夾方法分析
（1）采用平口鉗、擠鐵裝夾薄板零件。薄板加工一般是采用平口鉗、墊鐵和擠鐵組合裝夾方法，雖然理論上夾緊力可以很大，但是由于薄板受力后容易變形，并且加工過程中銑刀切削時會產生向上的拉力，這個拉力立刻就會使薄板變形，造成薄板零件中心向上拱起，加工出的零件中間薄、兩邊厚；嚴重時薄板變形失穩，會使夾緊失效，零件受切削力時會移動，造成零件報廢。以200mm×200mm×2mm的鋁合金薄板為例進行試驗，夾緊后在薄板中間施加1N的拉力，薄板就會變形，向上拱起0.1mm，加工后就會產生0.1mm以上的偏差，對于要求0.1mm公差的蓋板零件，就會超差報廢。在薄板中間施加18N的拉力，薄板就會變形至裝夾失穩，中間明顯拱起，夾緊力迅速下降，無法加工。
（2）采用強磁鐵輔助夾緊方法。選用磁力超強的釹鐵硼強磁鐵用于輔助裝夾薄板零件。釹鐵硼磁鐵是磁力最強的永磁鐵，能吸起相當于自身質量640倍的重物，可以實現小體積大磁力的裝夾要求。生產中，在平口鉗、擠鐵裝夾系統中的薄板的中間位置（見圖2）放置一塊或幾塊φ15mm×10mm強磁鐵磁塊。以厚度為2mm的鋁合金蓋板零件的加工為例，磁鐵透過蓋板，與底下的墊鐵吸附，每塊磁鐵的吸附力可達1.8kg，足以克服裝夾變形和刀具切削產生的拉力，將薄板工件緊緊地壓在墊鐵上，不產生拱起。經試驗，一塊φ15mm×10mm的磁鐵透過不同厚度薄板產生的磁力如表1所示。
圖 2
1.動鉗口 2.薄板工件 3.強磁鐵壓塊 4.主軸 5.銑刀 6.擠鐵 7.墊鐵 8.定鉗口 9.平口鉗
表1 φ15mm×10mm磁鐵透過不同厚度薄板產生的磁力
3.不同裝夾方法的加工效果對比
采用磁鐵輔助裝夾的加工方法和采用普通加工方法加工工件的零件精度對比如表2所示，可以看出，使用磁鐵輔助裝夾的加工方法后，零件的加工精度得到明顯提高。
表2 采用磁鐵輔助裝夾加工方法與普通加工方法的零件精度對比
以放大器蓋板為例，圖樣要求的厚度公差一般為0.1mm ，由表2可知，采用普通加工方法不能保證零件的加工精度要求或者根本無法加工；采用磁鐵輔助裝夾的加工方法后，零件精度完全可以滿足圖樣精度要求，同時也為工人的操作提供了方便。
4.生產中的注意事項
采用磁鐵輔助裝夾的加工方法，在生產中應該注意以下幾項：
（1）使用擠鐵裝夾時，需要先加工薄板的四周，以保證擠鐵裝夾精度。
（2）墊鐵、平口鉗的精度直接影響工件的加工精度，一般對于要求加工精度為0.05mm的工件，需要把平口鉗、墊鐵的平面度調整到0.02mm以內。
（3）強磁鐵的分布可以靈活布置，根據零件的大小和加工位置放置磁鐵，可以放置多個大小不同的磁鐵，確保薄板貼緊墊鐵。必要時可以采用先加工一部分，然后暫停，調整磁鐵位置，再加工另一部分的方法完成加工。
（4）對于直徑很細或懸出很長的銑刀，要注意磁鐵對刀具的影響，使磁鐵放置得離刀具的加工路徑遠一些。
（5）根據薄板加工的銑削深度，分析刀具加工時帶起力的大小，必要時采用換小直徑立銑刀、小螺旋角銑刀，分層銑削及減少切寬等方法，減小切削帶起力。
5.結語
磁鐵輔助裝夾方法具有一定的通用性，不僅適用于薄鋁板的數控銑削加工，也適用于塑料、橡膠、聚四氟乙烯等非導磁材料薄板零件的數控銑削加工，同時可用于磨床磨削不導磁薄板零件(如不銹鋼等)。該方法簡單方便、可操作性強，可為此類零件的生產提供借鑒。