崔巍

摘 要：文章從電控永磁系統(tǒng)的基本工作原理出發(fā)，利用其公式計(jì)算切削力說明夾緊力，用實(shí)例結(jié)合電控永磁吸盤操作方式進(jìn)行裝夾方式的分析，電控永磁系統(tǒng)在工作中不需要電能，只靠永磁吸力夾持工件，裝夾與松開的效率非常高。闡述金屬切削在數(shù)控機(jī)床上使用電控永磁夾具，對(duì)比常規(guī)夾具的優(yōu)勢(shì)，提升夾具系統(tǒng)在加工系統(tǒng)中整體水平。

關(guān)鍵詞：金屬切削；永磁吸盤；裝夾

接軌世界，牽引未來。公司已瞄準(zhǔn)了世界一流的科技。盡快實(shí)現(xiàn)“把中車建設(shè)成為軌道交通裝備行業(yè)世界級(jí)企業(yè)”的宏偉愿望。

金屬切削技術(shù)是一種綜合多學(xué)科、復(fù)雜技術(shù)，一般由多種小型“系統(tǒng)”（例如“機(jī)械系統(tǒng)”、“電氣系統(tǒng)”、“夾具系統(tǒng)”、“刀具系統(tǒng)”等）組合而成。“加工系統(tǒng)”主要由機(jī)床、夾具和刀具等組成，其中機(jī)床是 “加工系統(tǒng)”的平臺(tái)，是任何加工作業(yè)的前提，刀具是“加工系統(tǒng)”的加工手段，夾具是使得加工物件固定的保證，三者作用類比“木桶原理”的管理理論，木桶總共能夠容納多少體積的水，這不是木桶最高的那塊桶板所決定，而是由“最矮桶板”所決定，這也是因?yàn)樗吞幜鞯牡览硭鶝Q定。反過來說，切削系統(tǒng)的“最矮的桶板”的修補(bǔ)工作，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)整體加工水平的提升有著重要影響。

根據(jù)目前的相關(guān)技術(shù)發(fā)展情況來看，機(jī)床系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)都不是“加工系統(tǒng)”的“最矮桶板”，“最矮桶板”而是“加工系統(tǒng)”夾具系統(tǒng)。在日常的加工生產(chǎn)過程中，經(jīng)常發(fā)生機(jī)床的動(dòng)態(tài)精度與性能達(dá)不到相關(guān)精度要求，在高速切削加工中振動(dòng)較大；刀具使用壽命較短，經(jīng)常發(fā)生崩刃的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都是由于刀具系統(tǒng)的性能較差造成，使得 “加工系統(tǒng)”的整體切削剛醒較弱，抗振性差，而此類問題甚至得不到相應(yīng)的重視。

公司轉(zhuǎn)向架制造中心機(jī)加車間數(shù)控設(shè)備又新配備了先進(jìn)裝備——北京金萬眾科技發(fā)展有限公司提供的，意大利泰磁公司Tecnomagnete S.p.A.發(fā)明的電控永磁吸盤。

電控永磁系統(tǒng)是通過電控系統(tǒng)對(duì)不同永磁材料內(nèi)部磁路分布進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換的操作，系統(tǒng)內(nèi)部永磁磁場(chǎng)形成一個(gè)平衡，對(duì)外表現(xiàn)為充磁（MAG）、消磁（DEMAG）現(xiàn)象。充磁失一種夾緊狀態(tài)；消磁是一種放松狀態(tài)。

電控永磁吸盤切削力估算公式：

切削參數(shù)：銑邊，單邊5MM，立銑刀80，四刃，主軸320rev/min，進(jìn)給0.2/齒。

切削力分析如下：

F： 切屑力[N]

Ks：比切削阻力[kgf/m㎡]

W： 切削寬度[㎜]

Fz：進(jìn)給[㎜/刃]

Z：刃數(shù)

S：主軸轉(zhuǎn)速[rev/min]

D：切深[㎜]

V：切削速度[m/s]

[F]：許可切削力[N]

Fp：?jiǎn)蝹€(gè)磁極吸力[N]

N：磁極個(gè)數(shù)[㎜]

f：摩擦系數(shù)[㎜/刃]

a：導(dǎo)磁性系數(shù)

t：表面質(zhì)量系數(shù)[rev/min]

h：導(dǎo)磁墊高度系數(shù)[㎜]

S：安全系數(shù)[m/s]

根據(jù)以上計(jì)算可見：N=749/44.1=17，即對(duì)于以上切削參數(shù)，在5倍安全系數(shù)下，需覆蓋17個(gè)以上的磁極，方可保證安全切削??！根據(jù)具體的工件厚度、切削用量等值的變化其值會(huì)有所變化。

下面把在工作中的經(jīng)驗(yàn)及磁盤使用的優(yōu)勢(shì)做一總結(jié)，愿與大家共同探討

首先在 “加工系統(tǒng)”的金屬切削數(shù)控機(jī)床上的夾具進(jìn)行改進(jìn)，將常規(guī)的替換成一種新型的電控永磁夾具，采用新型的電控永磁夾具有著較多的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。采用新型的電控永磁夾具有如下優(yōu)勢(shì)：（1）提高機(jī)床工作臺(tái)面與行程的利用率，增大工件的尺寸，使得工件的尺寸與臺(tái)面相當(dāng)，或超出工作臺(tái)面；（2）使用磁盤四周定位，在安裝磁盤時(shí)一定要將磁盤用磁力表找正。X、Y、z方向定位準(zhǔn)確，垂直。

（1）切削加工過程中排除刀具的干涉，實(shí)現(xiàn)裝夾一次、加工五面的效果，對(duì)工件的加工效率有了較好的提高，同時(shí)也避免多次的裝夾工作給工件的定位造成誤差；

（2）一般夾具夾緊力在工件底部表層（10毫米以內(nèi)）產(chǎn)生，而工件的上部自然舒展，在完成加工后，松開工件裝夾，加工工件無任何應(yīng)力反彈產(chǎn)生，對(duì)工件的加工精度有著較高的保證；

（3）采用自動(dòng)調(diào)平裝置增多支撐點(diǎn)，且使得工件更為穩(wěn)固，支撐接觸點(diǎn)夾緊力均勻分布，極小的加工切削振動(dòng)，切削振動(dòng)造成的刀具和機(jī)床造成的損害得到了大幅度的降低，從而刀具和機(jī)床使用壽命得到了較好的提高。

（4）電控永磁系統(tǒng)在工作中首先充磁，工件只靠永磁吸力夾持，在這夾持過程中不再需要電能，這樣消除了在加工過程中斷電等的突發(fā)情況使得工件脫掉的危險(xiǎn)。電控永磁系統(tǒng)的使用操作方法簡(jiǎn)單、快捷，電控器系統(tǒng)操作面板采用白、黃、綠三按鈕設(shè)計(jì)，系統(tǒng)消磁（DEMAG）時(shí)，黃、白按鈕一起按下，系統(tǒng)充磁（MAG）時(shí)，黃、綠按鈕一起按下，充磁與消磁的相互轉(zhuǎn)換時(shí)間非常之短，通常只需1～2秒鐘即可完成，使得系統(tǒng)的裝夾與松開動(dòng)作有著較高的工作效率。

（5）電控永磁系統(tǒng)使用電能充磁和消磁，且只有1～2秒鐘的時(shí)間，工作安全、強(qiáng)勁、高效，電控永磁系統(tǒng)由于采用電磁轉(zhuǎn)換，不需要許多常規(guī)夾具的傳統(tǒng)氣壓、液壓、機(jī)械夾具系統(tǒng)等，相關(guān)的氣、液、電路及蓄能器的高要求的配置也得到了避免，從而也降低了相關(guān)設(shè)備造成的不安全隱患，使得系統(tǒng)更加的節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)。

在使用時(shí)，盡可能增加磁極的個(gè)數(shù)，并保證工件表面與磁柱之間的良好接觸，在刀具選擇、切削用量選擇合適，并盡可能降低切削力，使其小于估算值，增加裝卡工件的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]專著格式：作者：趙長(zhǎng)明.劉萬菊版本.數(shù)控加工工藝及設(shè)備出版地：北京市出版者，高等教育出版社出版年，2002.

[2]互聯(lián)網(wǎng)文章格式：匿名.提高模具加工和試模的綜合效能.太空模具網(wǎng)，2016-03-16.