TWI788811B

TWI788811B - 基於固化矽橡膠的用於銑床的工件保持裝置及方法

Info

Publication number: TWI788811B
Application number: TW110110818A
Authority: TW
Inventors: 沛熙嚴; 樂欣蘇
Original assignee: 沛熙嚴
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2023-01-01
Also published as: TW202237318A

Abstract

本發明關於基於固化矽橡膠的用於銑床的工件保持裝置及方法，並具體地提供了一種基於固化矽橡膠的用於銑床的工件保持裝置，包括：犧牲性支撐件，其用於支撐工件；工件保持層，其由施加在犧牲性支撐件上的可固化材料形成，固化完成後工件保持層將工件固定在犧牲性支撐件上的預定位置，在工件的加工期間犧牲性支撐件和工件保持層允許被加工設備的切割頭破壞；可固化材料收集器，其設置在犧牲性支撐件的下方，用於收集在施加可固化材料期間、可固化材料的固化期間和/或工件的加工期間脫離犧牲性支撐件的可固化材料；固化處理單元，其包括控制器和固化速率調節器，控制器控制固化速率調節器通過改變至少一個影響固化的因素來調節可固化材料的固化速率；以及承托組件，其用於支撐犧牲性支撐件、可固化材料收集器和固化處理單元，承托組件構造成可移除地安裝到加工設備上。

Description

基於固化矽橡膠的用於銑床的工件保持裝置及方法

本申請關於工件加工，特別關於用於將工件定位在加工設備上的裝置和方法，尤其是關於一種基於固化矽橡膠的用於銑床的工件保持裝置及方法。

銑床是一種用途廣泛的機床。以銑刀作為刀具加工工件表面，其加工方法又可以叫做銑削。銑削時，工件裝在工作台上或分度頭等附件上，通常銑刀以旋轉運動為主運動，工件和銑刀的移動為進給運動。通過使用具有高速旋轉的尖齒的銑刀逐步地從工件上去除材料，並藉助於工件的進給，以系統的方式在工件上相對地移動銑刀，可以切掉工件中不需要的材料並將工件轉換為所需的造型。除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，銑床還能加工比較複雜的型面。

銑削這一方法通常被認為是減法製造，即在原料塊上連續切掉不需要的部分，直到剩下所需的三維形狀。銑削幾乎可以在任何材料上進行，例如鋁、銅、鋼、黃銅、鈦、木材、泡沫、玻璃纖維以及諸如聚丙烯和丙烯酸的塑料。傳統銑床是手動操作的。但是現代銑床通常是計算機控制的，被稱為CNC(計算機數控)銑床。這些機器的切割路徑在計算機文件中指定，並通過計算機程式控制。銑削對於快速成型非常有用，因為產品設計師可以在設計和開發階段非常快速且廉價地生產其創作的原型而無需花費諸如注塑等大規模製造技術的成本。除了快速製作原型外，銑削還可以用於製造最終產品，其減法製造的特性特別適合木材等不是很硬的材料。

在銑削過程中，需要將工件臨時固定到銑床工作台上，該步驟稱為工件保持。當銑刀旋轉並切入工件時，它會在材料上施加很大的力。如果工件沒有被很好地固定在銑床工作台上，則很可能會意外地導致工件向銑床外飛出。這很可能會損壞工件，甚至損害銑床操作人員的身體健康。以下描述幾種用於保持工件的傳統方式，但這些方式或多或少地都存在一些問題：

垂直夾具

垂直夾具通過在工件頂部垂直施加壓力來工作。將工件向下壓，可以增加工件與銑床工作台之間的摩擦力，並藉助該摩擦力來防止工件移動。垂直夾具自身可以通過多種方式(例如螺釘和其他夾具)固定在銑床工作台上。垂直夾具的一個主要缺點是夾具本身需要佔據工件上方的空間，因此將妨礙旋轉刀具的運動，在實際加工中會限制刀具的加工區域。同時，工作台如需要進給運動，則夾具也需同步運動，這使得結構變得更加複雜。此外，如果需要從原始材料中完全切出一部分工件，則最終這部分工件將與原始材料分離。由於垂直夾具僅在原始材料上施加壓力，未必能夠在最終的分離部分上施加壓力，因此分離的部分可能會相對於旋轉刀具產生移位，這會損壞工件甚至損害操作人員的身體健康。

水平夾具

水平夾具是作用力在水平方向上的夾具，其通過在工件的側面水平施加壓力，從而藉助其產生的摩擦力來防止工件移動。水平夾具自身可以通過多種方式(例如螺釘和其他夾具)固定在銑床工作台上。由於水平夾具與工件接觸的部位在工件的側面，因此與垂直夾具相比，銑刀的加工區域更大。但是，如果需要水平切割工件直至超過材料的邊緣，則旋轉刀具也可能會與水平夾具本身接觸。這會損壞夾具和旋轉刀具，並使機器的操作人員身患危險。與使用垂直夾具類似，如果需要從原始材料中完全切出工件以形成最終形狀，則最終將其與原始材料分離。由於水平夾具僅在原始材料上施加力，未必在最終分離的物體上施加力，因此分離的部分可能會相對於旋轉刀具移位。這也會損壞工件且損害操作人員的身體健康。

磁力夾具

磁力夾具使用永磁鐵或電磁鐵在工件上施加磁力。磁力夾具放置在銑床工作台的頂部和工件底部之間，磁力將工件拉下，表面之間產生的摩擦力可防止工件意外移動。磁力夾具本身可以使用多種方法(例如螺釘和其他夾具)固定在銑床工作台上。與垂直夾具和水平夾具不同，磁力夾具具有固定被切割出的工件的能力。然而，磁力夾具的一個主要缺點是它們僅適用於由磁性材料(例如某些金屬)製成的工件。

真空工作台

真空工作台是放置在銑床工作台頂部和工件底部之間的設備。真空工作台本身可以使用多種方法(例如螺釘和其他夾具)固定在銑床工作台上。真空工作台所接觸的工件的表面是多孔的，孔通向內部真空室。真空泵用於抽出真空室內的空氣並使真空室保持低於大氣壓。真空室與外界空氣之間的壓力差將工件固定在適當的位置。環境中的氣壓向工件施加向下的力，從而增加工件與真空台表面之間的摩擦力，該摩擦能夠防止工件的意外移動。真空工作台的一個主要缺點是施加在工件上的壓力與工件的表面積成正比。對於較小的工件，該壓力可能不足以將工件牢固定位。同樣，如果需要從原始材料中完全切割出工件以形成其最終形狀，則最終切割出的工件將與原始材料分離。這種分離可能導致空氣洩漏回到真空室中，破壞外部空氣和真空室之間的氣壓差。這導致施加在工件上用於防止其意外移動的壓力消失。此外，真空工作台往往很昂貴。當真空泵將空氣從真空室中排出時，還會產生大量可感知的噪音。

黏合劑

任何類型的黏合劑都可用於工件保持，暫時將工件黏接到銑床工作台上以將其固定就位。使用黏合劑固定的優點是能夠保持被切割出的工件。但其缺點是並非所有情況下都能容易地將完成切割的工件從平台上移除，工件和工作台上可能殘留有黏合劑，需要額外的清理步驟。此外，如果需要從原始材料中完全切出工件，則旋轉刀具可能會與黏合劑接觸。由於旋轉刀具在切割工件時進行高速旋轉，因此切削摩擦所產生的熱量可能會使黏合劑熔化並黏在旋轉刀具上，最終損壞刀具。

雙面膠帶

雙面膠帶的工作方式與黏合劑類似，兩者的缺點亦類似，包括殘留在工件以及旋轉刀具上的膠帶。

背對背單面紙膠帶

這種方法將單面紙膠帶黏貼在銑床工作台的頂部以及工件的底部，然後將來自工件底部的紙膠帶黏接來自銑床工作台的頂部的紙膠帶。該方法優於僅使用黏合劑或雙面膠帶，因為單面紙膠帶通常更容易從工件和工作台上去除而不會留下殘留物。但是，如果需要垂直切穿整個工件，則旋轉刀具仍會與紙膠帶以及其間的膠水接觸。由於摩擦產生的熱量，黏合劑可能熔化並黏在切割工具上，導致損壞旋轉刀具。

橋接件和凸耳

橋接件和凸耳是小型的設計特徵，不會從原始材料上切下，因此在銑削過程中通常不會離開工件。該方法可以與上述其他工件夾持固定方法結合使用，以防止工件在銑削操作過程中發生分離和移動。銑削工作完成後，將橋接件從凸耳中手動斷開即可。採用這一方法的缺點是需要後續加工以磨掉凸耳，這增加了工藝步驟和成本。

為了解決上述問題或至少部分地解決上述技術問題，本發明提供了一種基於固化矽橡膠的用於銑床的工件保持裝置，包括：犧牲性支撐件，其用於支撐所述工件；工件保持層，其由施加在所述犧牲性支撐件上的可固化材料形成，固化完成後所述工件保持層將所述工件固定在所述犧牲性支撐件上的預定位置，在所述工件的加工期間所述犧牲性支撐件和所述工件保持層允許被所述加工設備的切割頭破壞；可固化材料收集器，其設置在所述犧牲性支撐件的下方，用於收集在施加所述可固化材料期間、所述可固化材料的固化期間和/或所述工件的加工期間脫離所述犧牲性支撐件的可固化材料；固化處理單元，其包括控制器和固化速率調節器，所述控制器控制所述固化速率調節器通過改變至少一個影響固化的因素來調節所述可固化材料的固化速率；以及承托組件，其用於支撐所述犧牲性支撐件、所述可固化材料收集器和所述固化處理單元，所述承托組件構造成可移除地安裝到所述加工設備上。

在一個較佳實施例中，所述犧牲性支撐件呈板狀且包括經由所述工件保持層與所述工件接觸的平坦表面，所述平坦表面上形成至少一個貫穿所述犧牲性支撐件的通孔。所述平坦表面上可形成多個通孔，所述多個通孔中的至少一個適於安裝工件夾具。

在一個較佳實施例中，所述可固化材料在未固化時為黏性液體，且在固化後為具有彈性的固體，所述固體的熔點為1000攝氏度以上。一種可固化材料是矽橡膠。

在一個較佳實施例中，所述影響固化的因素包括溫度，所述固化速率調節器包括加熱墊，所述控制器控制所述加熱墊通過改變固化溫度來調節所述可固化材料的固化速率。所述加熱墊緊貼所述可固化材料收集器，且所述可固化材料收集器由熱導性材料製成。

在一個較佳實施例中，所述影響固化的因素包括紫外線，所述固化速率調節器包括紫外光源，所述控制器控制所述紫外光源通過改變紫外線照射參數來調節所述可固化材料的固化速率。所述紫外光源位於所述可固化材料收集器的下方，且所述可固化材料收集器由紫外線可透過材料製成。

另一方面，本發明提供了一種基於固化矽橡膠的用於銑床的工件保持方法，包括：提供犧牲性支撐件，在所述工件的加工期間所述犧牲性支撐件允許被所述加工設備的切割頭破壞；將可固化材料施加於所述犧牲性支撐件上；在所述可固化材料未固化時將所述工件置於所述犧牲性支撐件上；使所述可固化材料固化形成工件保持層，將所述工件固定在所述犧牲性支撐件上的預定位置；提供固化處理單元，其包括控制器和固化速率調節器，利用所述控制器控制所述固化速率調節器通過改變至少一個影響固化的因素來調節所述可固化材料的固化速率；提供可固化材料收集器，利用所述可固化材料收集器收集在施加所述可固化材料期間、所述可固化材料的固化期間和/或所述工件的加工期間脫離所述犧牲性支撐件的可固化材料；以及提供承托組件，利用所述承托組件支撐所述犧牲性支撐件、所述可固化材料收集器和所述固化處理單元，且將所述承托組件可移除地安裝到所述加工設備上。

相比於習知技術，本申請的實施方式所提供的工件保持裝置具有諸多優點。例如，相比於垂直夾具和水平夾鉗而言，矽橡膠不佔用工件在各個方向上的空間，可以在多個方向上更好地進行加工。相比於磁力夾具而言，本申請的實施方式所提供的工件保持裝置對工件的材料沒有特殊要求。相比於真空台而言，矽橡膠的成本低廉，沒有噪音，能夠勝任從原始材料分離出一整塊工件的工作。相比於膠黏固定而言，矽橡膠耐高溫，不會對銑刀造成不利影響。且本申請的實施方式所提供的工件保持裝置藉助於大氣壓力來固定工件，因此易於分離工件，不會產生殘留物。相比於橋接件和凸耳的設計而言，本申請的實施方式所提供的工件保持裝置有工藝步驟少，成本低，良率更高的諸多優勢。

10:工件

20:可固化材料

21:矽橡膠

30:犧牲性支撐件

32:廢料板

31:通孔

40:可固化材料收集器

41:固化材料托盤

50:固化處理單元

51:板載電子器件

52:用戶介面

53:固化感測器

60:熱絕緣件

70:托盤架

71:螺孔

80:底板

90:磁鐵

為了更清楚地說明本申請實施方式或習知技術中的技術方案，下面將對實施方式或習知技術描述中所需要使用的附圖作簡單介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅用於示意本申請的一些實施方式，對於所屬領域具通常知識者來講，在不付出進步性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖中未提及的技術特徵、連接關係乃至方法步驟。

圖1是根據本發明的工件保持裝置的整體示意圖。

圖2是根據本發明的工件保持裝置的爆炸示意圖。

圖3是根據本發明的工件保持裝置的固化處理單元的示意圖。

圖4是根據本發明的工件保持裝置設置有固化感測器時的整體示意圖。

為使本申請實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，所屬領域具通常知識者在沒有做出進步性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本申請保護的範圍。

根據本發明的工件保持裝置及方法適用於各類加工工藝。以銑削加工為例，在準備步驟中將工件保持裝置定位在銑床的工作台上。隨後，使用固化的工件保持層(例如矽橡膠、又稱矽酮橡膠，silicone rubber)將待加工的工件固定到工件保持裝置上。當矽橡膠處於未固化狀態時，其通常為凝膠或高黏度液體形式。由於液態矽酮的黏性，可以將其傾倒在任何物體表面上以呈現該表面形狀。當矽酮隨後完成固化時，其硬化且變成具有相同形狀的固體橡膠。

本發明利用矽橡膠的這種特性將其應用於工件的固定。首先，將未固化的液態矽酮施加在位於工件保持裝置最上方的犧牲性支撐件(例如廢料板)上。當矽酮仍為液態時，將工件置於液態矽酮積聚形成的液坑上。通過在工件頂部施加壓力，將矽酮擠壓成一層薄的液體，該液體的形狀精確到可填充工件底部和廢料板頂部之間的豎直方向上的間隙，甚至包括微觀層面的間隙，這將消除兩個表面之間的氣體。然後通過激活固化處理單元，促使液態矽酮快速固化成固態矽橡膠。隨著矽酮的固化，其分別與工件底部和廢料板頂部形成緊密的真空。環境中的大氣壓將導致固態矽橡膠在吸力作用下黏附在廢料板的頂部以及工件的底部，從而將工件固定在預定位置。銑削加工完成後，可通過施加垂直於矽橡膠吸力的水平力輕鬆地移開工件。由於矽橡膠具有彈性，因此也可以輕鬆將其剝離，而不會留下任何殘留物。

以上描述的工件保持裝置相對於習知技術具有多方面的優勢。在銑削過程中，工件保持固定在預定位置，不會以任何方式阻礙旋轉刀具。由於矽酮已固化成化學惰性的固體橡膠，因此不會與任何表面發生化學反應，且易於清理，不會殘留。即使旋轉刀具在銑削過程中與矽橡膠接觸，矽橡膠也不會黏在旋轉銑刀上，原因在於矽酮的化學結構導致其在高溫下不會融化。

需要說明的是，雖然上文中以矽橡膠為例描述本發明的技術構思，但其它可固化材料同樣適用於本發明。較佳地，可固化材料具有以下特性：1.在未固化時為黏性液體；2.可在較短時間內完成固化；3.在固化後為具有彈性的固體；4.固化後形成的固體具有高熔點，例如1000攝氏度以上，以確保在工件的加工過程中不會熔化。

為提高固化效率，實現工件的快速固定，根據本發明的工件保持裝置設計成能夠促進可固化材料的固化。以下結合附圖描述工件保持裝置中的各個部件。

底板80

底板80的功能在於使托盤架70易於安裝到加工機械(例如銑床)上或從其卸下，從而實現不同托盤架70的可替換性。可通過螺釘和夾具等傳統方法將底板80固定在銑床工作台上。底板80可由堅固的材料製成，例如鋁、鐵或不銹鋼等等。

托盤架70

托盤架70和底板80構成承托組件。托盤架70可利用通過圖1中示出的螺孔71的螺釘固定在底板80上。也可以利用設置在邊緣和/或角落處的磁鐵90將托盤架70安裝到底板80上。磁鐵90不僅可以實現工件保持裝置的快速安裝/拆卸，而且還確保工件保持裝置相對於銑床總是處於相同的位置。在圖1和圖2所示出的實施例中，將一組四個編程磁鐵90置於底板80的角部，且將另一組四個編程磁鐵90置於托盤架70的角部，兩組磁鐵90對齊且彼此吸引從而實現精確定位。

對齊的編程磁鐵90是指經歷特殊磁化過程的稀土釹磁鐵，該特殊磁化過程改變了磁場的形狀，可以實現精確的對準特性。當兩個對齊的編程磁鐵90相互吸引時，它們在精確位置處貼合。當托盤架70上的磁鐵與底板80的磁鐵貼合時，托盤架70通過所有成對磁鐵90之間的磁力而保持在適當位置。在每次安裝工件保持裝置時，由於托盤架70上的磁鐵90與底板80上的磁鐵之間的咬合位置是一致的且可重複的，因此能夠實現工件保持裝置的一致性定位。在工件10加工期間，確保工件保持裝置的一致性位置是重要的。例如，在之前被換下的工件保持裝置上繼續進行未完成的銑削操作時，至關重要的是將工件保持裝置定位在與之前加工時類似的位置和方向上。否則，旋轉刀具的路徑將偏離預定路徑，導致工件10損壞。較佳地，托盤架70由堅固的材料製成，例如鋁或不銹鋼。

熱絕緣件60

在一個較佳實施例中，在固化處理單元50與承托組件(托盤架70和底板80)之間提供熱絕緣件60以形成絕熱層。該絕熱層具有雙重目的。首先，它用於保護固化處理單元50的電子器件51和托盤架70免受固化處理單元50產生的熱量的影響。其次，它通過最小化散發到周圍環境的熱量來最大化傳遞到可固化材料收集器40的熱量。熱絕緣件60由良好的絕熱材料製成，例如矽酸鋁陶瓷纖維或醋酸乙烯乙烯酯(EVA)。熱絕緣件60可以通過壓配合固定在托盤架70上。壓配合是一種過盈配合組裝方法，一個零件在壓力下被迫進入另一個零件的孔中，兩個零件通過在摩擦力作用下保持在一起。

固化處理單元50

提供固化處理單元50的目的是促進液態可固化材料20的固化。市場上有多種不同的可固化材料配方，例如不同的液態矽酮配方。一些矽酮可以在室溫下固化，但是除非加熱，它們通常需要數小時才能固化。一些類型的矽酮固化速度更快，大約幾分鐘，但是需要將液體加熱到120攝氏度以上。近年來出現了一種新型的矽酮，通過暴露於紫外線可以在幾秒鐘內固化。固化處理單元50根據特定類型的可固化材料20的特性加速固化過程。較佳地，固化處理單元50設計成允許替換。對於熱固化的材料，固化處理單元50可以是對可固化材料20進行加熱的電子控制的加熱墊。對於紫外線固化的材料，固化處理單元50可以是朝向可固化材料20發射紫外線的紫外光源，該紫外光源也可通過電子方式控制。固化處理單元50可通過壓配合固定到熱絕緣件60上。在一個實施例中，固化處理單元50可通過電線連接到印刷電路板，並由板載電子器件51控制。圖3示出電子器件的示意圖。印刷電路板包括探測熱量的熱量感測器和/或探測紫外線狀態的紫外線感測器，用於打開和關閉加熱墊或紫外線光源的繼電器開關，用於處理來自感測器的輸入數據並控制繼電器開關的微處理器。固化處理單元50還具有用戶介面52(圖1中示出顯示器)，包括控制按鈕，用於改變系統設置的開關，以及輸出訊息和顯示用戶反饋的顯示器。

可固化材料收集器40

提供可固化材料收集器40的目的是收集在施加可固化材料20期間、可固化材料20的固化期間和/或工件10的加工期間脫離犧牲性支撐件30的可固化材料20。在圖1和圖2所示出的實施例中，可固化材料收集器40構造成托盤，它防止下方的固化處理單元50直接接觸液態的可固化材料20。較佳地，托盤促進不同類型的可固化材料20的固化過程，且托盤設計成可替換的。對於熱固化的材料，托盤可使用鋁等高導熱材料製成。對於紫外線固化的材料，托盤可由紫外線可透過的材料製成，例如聚甲基丙烯酸甲酯(也稱為有機玻璃)。托盤可以通過螺釘固定或與固化處理單元50一同壓配合到熱絕緣件60上。

犧牲性支撐件30

犧牲性支撐件30用於支撐工件10，在工件10的加工期間犧牲性支撐件30允許被加工設備的切割頭破壞。較佳地，將廢料板用作犧牲性支撐件30。如果需要垂直切割工件材料直至超過工件10的底部，則位於工件10下方的任何層都可能與旋轉刀具接觸。提供廢料板的主要目的是允許犧牲性切割，以保護其下方的各層不被損壞。提供廢料板的第二個目的是為工件10提供一個相對於銑床的完全平坦的表面。雖然一些廢料板在視覺上看起來是平整的，但由於材料厚度的細微變化，儘管肉眼一般無法察覺，廢料板通常會自然地發生細微傾斜。這種傾斜將導致工件相對於銑床和旋轉刀具在豎直軸線上傾斜，降低加工質量。為盡可能避免上述缺陷，可通過在廢料板的整個表面上銑削一個較大的凹口來找平廢料板的表面。這將確保廢料板始終是平坦的，並且在整個表面上與旋轉刀具的距離相等，從而為工件提供一個完全水平的支撐表面。在一個實施例中，廢料板設計成在表面上形成通孔31。該通孔31有多種用途。首先，通孔31使更多來自固化處理單元50的熱量或紫外線到達液態的可固化材料20以促進固化。其次，通孔31還允許使用傳統形式的夾具，例如先前技術部分描述的夾具，這些傳統夾具能夠與可固化材料20協作以確保工件10固定在預定位置。較佳地，廢料板使用尺寸穩定、耐用且易於切割的半硬材料製成，例如中密度纖維板(MDF)。廢料板可通過壓配合固定到可固化材料收集器40上。通孔31可以使可固化材料(例如矽膠)到達可固化材料收集器40(例如矽膠托盤)以用於固化，通孔31還可以在銑削後撬開工件的過程中用作小型工具(例如螺絲刀)的支點。

第一實施方式

如圖1和圖2所示，工件保持裝置包括：廢料板32；矽橡膠21，塗敷在廢料板32上；工件10通過矽橡膠21的固化而固定在廢料墊板30上。

對應地，本申請的實施方式還提供了一種銑床工件固定方法，包括如下步驟：在承托組件上設置廢料板32；在廢料板32上塗敷矽橡膠21；將工件10通過矽橡膠21緊貼在廢料板32上；固化矽橡膠21以固定工件10。

可以理解地，承托組件用於承托設置於其上的各種機構。與此同時，承托組件還承擔著與銑床工件台的連接功能，因此其可以通過螺釘和夾具等傳統方法進行自身的定位和固定。

承托組件可包括托盤架70和底板80，托盤架70對位設置在底板80上，底板80可拆卸地安裝在銑床上。底板80的功能在於使托盤架70易於在銑床上安裝或卸下，從而保證不同的托盤架70的可替換性。

托盤架70既可以通過傳統的螺釘或夾具與底板相固定，也可以利用磁鐵進行固定。在採用磁鐵將托盤固定在底板上時，既可以實現托盤架70的快速拆裝，還便於令托盤架70在拆裝前後保持在銑床上的相對位置。磁鐵可以採用稀土釹磁鐵，以提供足夠的磁力。磁鐵可以被設置在托盤架70的四個角，以提供均勻的受力。對齊的編程磁鐵是指經歷特殊磁化過程的稀土釹磁鐵，該特殊磁化過程改變了磁場的形狀，可以實現精確的對準特性。當兩個對齊的編程磁鐵相互吸引時，它們在精確位置處貼合。當托盤架70上的磁鐵與底板80的磁鐵貼合時，托盤架70通過所有成對磁鐵90之間的磁力而保持在適當位置。在每次安裝工件保持裝置時，由於托盤架70上的磁鐵90與底板80上的磁鐵之間的咬合位置是一致的且可重複的，因此能夠實現工件保持裝置的一致性定位。在工件10加工期間，確保工件保持裝置的一致性位置是重要的。例如，在之前被換下的工件保持裝置上繼續進行未完成的銑削操作時，至關重要的是將工件保持裝置定位在與之前加工時類似的位置和方向上。否則，旋轉刀具的路徑將偏離預定路徑，導致工件10損壞。

工件保持裝置還包括固化材料托盤41，其位於廢料板32下方，用於在固化和加工的過程中收集多餘的矽橡膠21。固化材料托盤41可防止液態矽橡膠21直接與下方的部件接觸。固化材料托盤41的設計有助於其所對應的特定類型的矽橡膠21的固化，因此可以將固化材料托盤41設置為可拆卸的，以便適配不同的矽橡膠21。可以通過螺釘或是壓入等傳統方式固定固化材料托盤41的相對位置。

廢料板32是能夠提供承擔矽橡膠21與工件10連接表面的部件。而且，在銑削的過程中，如果需要銑刀垂直切入整個工件10的底部，廢料板32可以提供犧牲性的切割餘量。此外，廢料板32可以提供相對平坦的表面，以提高工件10的加工精度。廢料板32可通過壓配合安裝到固化材料托盤41上，或通過螺釘、夾具等傳統方式進行固定。當廢料板32因多次使用而達到預期壽命內的損耗量時，可以藉助這些螺釘、夾具及時地進行更換。

矽橡膠21具有可固化和在未固化時為液體這兩個特性。與黏合劑不同，矽橡膠21在固化之後變為具有一定彈性的固體，而且具有化學惰性，因此不易同與之貼合的其他材料的表面發生化學反應，且其熔點教高，不易熔化。由於具有如此穩定的化學結構，因此矽橡膠21不會黏在銑刀上，也不會在銑刀高速旋轉所帶來的高溫下融化。另外，矽橡膠21還具有成本低廉的優勢。

據此，在銑削操作的過程中，可以遵循如下方式操作：

1、在承托組件上設置廢料板32。如前文所提及的，可以通過傳統方式牢牢地固定廢料板32，使其不會在銑床工作過程中發生滑移。

2、矽橡膠21處於未固化狀態時是高黏度的液體，由於液態矽酮的黏性和可塑性，其可在廢料板32的表面均勻展開。在廢料板32上塗敷矽橡膠21。液化的矽橡膠21被塗敷在廢料板32上之後，可以被緩緩地滲入廢料板32上的細孔洞之中，向下滲透並接觸到固化材料托盤41的表面，從而更有效地以加熱或UV光固化矽橡膠。

3、將工件10通過矽橡膠21緊貼在廢料板32上。通過利用矽橡膠21的黏性，可以對工件10進行初步固定。通過在工件10頂部施加壓力，矽橡膠21將被擠壓成一薄層。此時，矽橡膠21可以精確地填充工件10底部和廢料板32頂部之間的間隙。

4、藉助固化處理單元50，通過固化材料托盤41對固化矽橡膠21進行固化，以固定工件10。矽橡膠21在固化的過程中，將佔據工件10與廢料板之間的縫隙並使之形成負壓。據此，環境中的大氣壓將壓迫工件10以使之被牢牢地固定在指定位置。

5、經過銑削加工之後，矽橡膠21也被破壞。此時，可以通過施加垂直於矽橡膠21吸力的水平方向的力，輕鬆地取下工件10。由於矽橡膠21具有彈性，因此也可以輕鬆地進行剝離作業，而不易產生殘留物。矽橡膠21屬犧牲性物料，須於每次銑削加工後更換。

據此可知，相比於習知技術的諸多銑床夾具而言，本申請的實施方式所提供的工件保持裝置具有諸多優點。例如，相比於垂直夾具和水平夾鉗而言，矽橡膠21不佔用工件10在各個方向上的空間，可以在多個方向上更好地進行加工。相比於磁力夾具而言，本申請的實施方式所提供的工件保持裝置對工件10的材料沒有特殊要求。相比於真空台而言，矽橡膠21的成本低廉，沒有噪音，能夠勝任從原始材料分離出一整塊工件10的工作。相比於膠黏固定而言，矽橡膠21耐高溫，不會對銑刀造成不利影響。且本申請的實施方式所提供的工件保持裝置藉助於大氣壓力來固定工件10，因此易於分離工件10，不會產生殘留物。相比於橋接件和凸耳的設計而言，本申請的實施方式所提供的工件保持裝置有工藝步驟少，成本低，良率更高的諸多優勢。

第二實施方式

第二實施方式相對於第一實施方式的主要改進之處在於通過固化處理單元50加速矽橡膠21的固化。固化處理單元50設置在固化材料托盤41下方，通過改變至少一個影響固化的因素來調節可固化材料20的固化速率。

有些矽橡膠21在加熱到120攝氏度以上的溫度時，僅需要幾分鐘即可完成固化。也就是說，當對此類矽橡膠21加熱時，可以顯著地增加矽橡膠21的固化速度。據此，可以通過設置加熱線圈、電磁加熱裝置等等多種溫度調節裝置，實現對矽橡膠21的加速固化。

為了適用於不同種類的矽橡膠21，可以將固化處理單元50以可拆卸的方式安裝在固化材料托盤41下方。固化處理單元50可以以多種形式安裝在承托組件上。可以理解地，固化處理單元50包括固化速率調節器(在本實施方式中可以理解為產生熱量的機構如加熱墊)、控制器和用戶介面52(在本實施方式中可以理解為控制固化速率調節器的面板，包括本體、旋鈕、溫度顯示屏、開關等部件)。為了防止加熱墊的熱量影響電子器件，在加熱墊與承托組件之間設置熱絕緣件60。固化處理單元50包括固化速率調節器，設置在熱絕緣件60內，用於直接對矽橡膠21的固化進行加速；以及控制器和用戶介面52，設置在熱絕緣件60外，與固化速率調節器電連接，用於控制和調節固化速率調節器。

熱絕緣件60具有隔絕熱量的作用，所設置的熱絕緣件60可以避免加熱時的熱量溢出到銑床工作台上。除了可防止電子器件損壞之外，熱絕緣件60還能夠使得傳遞到周圍環境的熱量最小化，進而使得固化速率調節器所產生的大部分熱量都傳遞到矽橡膠21上，起到節約能源的作用。熱絕緣件60可以採用類似於矽酸鋁陶瓷纖維或醋酸乙烯乙烯酯(EVA)這樣的優良隔熱材料製成。此外，在熱絕緣件60上也可以設置有孔，以供線纜穿過。

在本實施方式中，固化材料托盤41可以避免矽橡膠21與固化速率調節器接觸，起到更重要的保護作用。為了提供良好的導熱效果，固化材料托盤41可以使用高導熱性的材料(例如金屬鋁、銅等等)製成。

據此，本實施方式提供了一種工件固定流程：

2、在廢料板32上塗敷矽橡膠21。液化的矽橡膠21被塗敷在廢料板32上之後，可以被緩緩地滲入廢料板32上的細微通孔31之中。矽橡膠21處於未固化狀態時是高黏度的液體，由於液態有機矽材料的黏性和可塑性的特性，其可以在廢料板32的表面均勻展開。

3、將工件10通過矽橡膠21緊貼在廢料板32上。通過利用有機矽橡膠21的黏性特性，可以對工件10進行初步固定。通過在工件10頂部施加壓力，有機矽橡膠21將被擠壓成薄薄一層，此時，有機矽橡膠21可以精確地填充工件10底部和廢料板32頂部之間的間隙。

4、操作電子調節機構，設定加熱溫度和加熱時間。固化速率調節器將對矽橡膠21進行加熱，使得矽橡膠21發生固化。矽橡膠21在固化的過程中，將佔據工件10與廢料板之間的縫隙並使之形成負壓。據此，環境中的大氣壓將壓迫工件10以使之被牢牢地固定在指定位置。完成固化之後，固化處理單元50將根據計時器或是溫度感測器等裝置的設定自動地停止工作。

第三實施方式

第三實施方式與第二實施方式的主要不同之處在於，在本申請的第二實施方式中，固化處理單元50為溫度調節裝置；而在本申請的第三實施方式中，固化處理單元50為UV光源。據此，在本實施方式中，工件固定方法的固化矽橡膠21的步驟包括：通過照射紫外線以加速矽橡膠21的固化。有些矽橡膠21在暴露於紫外線中時，可以在幾秒鐘之內被固化。因此藉助UV光源，可以快速地完成針對矽橡膠21的加速固化程序。

在設置UV光源時，由於不會產生過多的熱量，因此承托組件可以不包括熱絕緣件60。此時，固化處理單元50可以包括：固化速率調節器，用於直接對矽橡膠21的固化進行加速。電子調節機構，與固化速率調節器電連接，用於控制和調節固化速率調節器。其中，固化速率調節器可以具有陣列設置的UV燈。當採用UV光源時，可以設置對紫外線透明或半透明的廢料板32，以便UV光源穿過廢料板32，到達矽橡膠21的表面。另外，所設置的固化材料托盤41同樣需採用對紫外線透明或半透明的材料製成，例如聚甲基丙烯酸甲酯，也稱為丙烯酸。

據此，本實施方式同樣提供了一種銑床工件固定流程：

2、在廢料板32上塗敷矽橡膠21。液化的矽橡膠21被塗敷在廢料板32上之後，可以被緩緩地滲入廢料板32上的細孔洞之中。矽橡膠21處於未固化狀態時是高黏度的液體，由於液態矽材料的黏性和可塑性的特性，其可以在廢料板32的表面均勻展開。

3、將工件10通過矽橡膠21緊貼在廢料板32上。通過利用矽橡膠21的黏性特性，可以對工件10進行初步固定。通過在工件10頂部施加壓力，矽橡膠21將被擠壓成薄薄一層，此時，矽橡膠21可以精確地填充工件10底部和廢料板32頂部之間的間隙。

4、操作電子調節機構，設定UV照射時間。固化速率調節器將對矽橡膠21進行照射，使得矽橡膠21發生固化。矽橡膠21在固化的過程中，將佔據工件10與廢料板之間的縫隙並使之形成負壓。據此，環境中的大氣壓將壓迫工件10以使之被牢牢地固定在指定位置。完成固化之後，固化處理單元50根據計時器或是溫度感測器等裝置的設定自動地停止工作。

5、經過銑削加工之後，矽橡膠21也被破壞。此時，可以通過施加垂直於矽橡膠21吸力的水平方向的力，輕鬆地取下工件10。由於矽橡膠21具有彈性，因此也可以輕鬆地進行剝離作業，而不易產生殘留物。矽橡膠21屬犧牲性物料，須於每次銑削加工後更換。相比於採用加熱固化而言，UV固化的耗能更少，固化速度更快。由於不需要隔熱，所以工件保持裝置的整體結構更加簡單，使用壽命也更長。

第四實施方式

第四實施方式是第一至第三實施方式中任意的一實施方式的進一步改進，主要改進之處在於，在本申請的第四實施方式中，參見圖1和圖2，廢料板32的接觸工件10的表面上設置有通孔31。

通孔31可以是多個，並密佈或陣列分佈在廢料板32上。這些通孔31有多種用途。首先，通孔31可以供矽橡膠21滲入，以便更好地產生相對大氣壓強的負壓，提供更穩定的固定。其次，當設置有固化處理單元50時，對於加熱類型的固化速率調節器，通孔31能夠允許熱量更快速地穿過廢料板32並作用於矽橡膠21；而對於紫外線類型的固化處理單元50，通孔31則允許更多的紫外線穿過廢料板32並作用於矽橡膠21，也允許採用不透明的廢料板32。而由於可以採用不透明的廢料板32，因此廢料板32的可選性增加了，這對降低成本非常有利。

此外，設置有通孔31的廢料板32還有進一步的好處。例如可選地，工件保持裝置還可以包括固定於承托組件上的傳統夾持件，傳統夾持件通過通孔31進一步固定工件10。其中，傳統夾持件可以是水平夾鉗。採用傳統夾持件和本申請實施方式所提供的工件保持裝置，可以更進一步地提供固定力，從而進一步防止工件10滑移。而且，這些通孔31也可以成為一些小工具的支點，例如可以用於支撐螺絲刀，以便在銑削後撬開工件10。

第五實施方式

在設置了固化處理單元50之後，可以顯著地加快矽橡膠21的固化。但是，矽橡膠21的用量、環境溫度的變化等因素都有可能對固化所需的時間產生影響。因此簡單地設置一套自動固化程序，並不能滿足所有場景的自動控制固化處理單元50的需求。

有鑒於此，第五實施方式中的工件保持裝置還包括固化感測器53，其與固化處理單元50通訊連接。固化感測器53在監測到矽橡膠21發生固化後，向固化處理單元50發送停止訊號，固化處理單元50響應於停止訊號而停止對矽橡膠21的加速固化工作。

在矽橡膠21發生固化的過程中，可能從澄清透明的狀態變成渾濁的狀態。因此可以藉助一些光學感測器，藉助測量其折射或散熱光的性質來監測矽橡膠21是否發生了固化。所採用的固化感測器53可以有多種可實現原理，典型地，可以採用濁度感測器進行測量。

值得一提的是，在監測到矽橡膠21發生固化後，可以延遲指定時間再向固化處理單元50發送停止訊號，以便矽橡膠21固化得更加完全。或者，也可以令固化處理單元50在接收到停止訊號之後，自動延遲指定的時間之後再執行停止訊號。其中還可以有更為具體的控制方式，可以根據實際的工作環境進行選擇和改進，因此不再予以贅述。

可以理解地，固化感測器53可以被安裝在工件保持裝置的承托組件上，也可以直接安裝在銑床上。固化感測器53還可以和銑床本身的控制機構通訊連接，以便銑床在固化完成後自動執行銑削作業。

藉助於固化感測器53，可以自動化地停止固化處理單元50，能夠避免多餘的能量浪費，起到節能減排的效果。而且由於工作人員無需在銑床旁等待固化進程完成，整個工件10的固定和銑床的工作過程可以自動化地連續運行，因此顯著地提高了銑床夾具乃至銑床整機的自動化水平。

最後應說明的是，所屬領域具通常知識者可以理解，為了使讀者更好地理解本申請，本申請的實施方式提出了許多技術細節。但是，即使沒有這些技術細節和基於上述各實施方式的種種變化和修改，也可以基本實現本申請各請求項所要求保護的技術方案。因此，在實際應用中，可以在形式上和細節上對上述實施方式作各種改變，而不偏離本申請的精神和範圍。