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工件夹紧系统该如何满足五轴加工要求

2019-06-27 10:22
夹具侠
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工件夹紧系统该如何满足五轴加工要求

这是夹具侠(jiajoin)发布的第 1073 篇技术文章,未经许可不得转载

对于五轴加工而言,工件夹持面临的问题是要充分接触零件,而越来越多的使用五轴加工意味着更加需要对其他工艺部件,如工件夹紧装置进行评估,并清楚了解其功能。

完全从工件下方夹持

针对不同零件,正确选择工件夹持装置可能是充分发挥五轴加工自动化生产能力的关键。下图所示的Unilock系统利用夹在精密旋钮上的工件接收装置实现可重复和快速更换的工件夹持。该系统的设计目的是缩短设置时间,而现在其可以应用在五轴加工当中,这不是因为它能实现快速更换夹持,而是它提供了一种完全从下方夹持零件的方法。

工件夹紧系统该如何满足五轴加工要求

如何充分接触部件对于五轴加工的部件夹持是一个问题。标准台钳会遮盖零件侧面,五轴加工用短台钳可以增大侧面外露部分,但只能沿着零件的下边缘夹持。即便是为五轴加工项目定制的固定装置也存在问题,可能会影响刀具或主轴壳,因为整个零件和固定装置在工作区域内旋转。

然而只夹持零件下面的方法几乎可以隐藏工件夹持装置——工件本身不会对装置产生任何干扰。系统只需要利用零件已有的孔或增加固定旋钮所需的孔即可实现这种夹持。事实上,使用旋钮和工件接收装置的夹持方法实现了系统的模块化,可以应用到底部不平整的零件中。

只用五轴进行精加工

一般气动夹持较为常用,但五轴加工使用的工件接收装置采用了机械夹持,这样做可以避免五轴运动时缠住空气管道,造成危险。在这种情况下,系统的快速更换功能就更能够显示出其优势了。由于五轴机床在任何一家工厂内都可能是最昂贵的设备,所以它要用于加工最昂贵的工件。

工件夹紧系统该如何满足五轴加工要求

在多个加工中心使用这种工件夹持装置和工件接收装置,可以在成本更低的三轴机床上进行粗加工。工件从三轴机床的工件接收装置组中取出来,然后快速转移到五轴机床的工件接收装置并进行夹持,这样五轴机床就可以只用于加工需要精加工的昂贵工件。

燕尾榫零件夹紧

五轴技术结合燕尾榫零件夹紧的第五轴多零件加工模块技术,大大减少了加工复杂零件所需要的设置数量。最开始的时候使用三轴立式加工中心,到带有双400 mm托盘和标准多零件加工模块的HMC,可以固定多个零件,以此来提高生产量,尽可能减少加工复杂零件期间“接触”工件的次数。

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工件和夹具之间的燕尾榫扣连接则提供了更强大、更安全的接口。为使用燕尾榫扣工件夹紧夹具,首先在零件坯件底部加工一个60°的燕尾条。然后将坯件插入夹具中,该夹具带有夹爪,其配有与坯件燕尾条配合和接合的倾斜凹槽。该接头的强度则要求在坯件底部仅有一点额外的坯料,以容纳燕尾条,在后续铣削或“铺板”操作中从加工工件上将坯料去除。由此产生的工厂中HMC的加工工艺,适用于200个零件同样尺寸的批量生产,比在多个VMC上运行更有效。

五轴多零件加工模块

五轴多零件加工模块的在工作区内的占用空间更少,其侧面都有两个分度器,以及可以容纳标准夹具的平面。各分度器都拥有燕尾榫扣工件夹紧夹具,并且分度器旋转精度和重复性分别为±10"和±5"。

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▲第五轴多零件加工模块的任一侧都具有两个分度器和一个平坦区域,以安装标准夹具

除了夹紧强度以外,燕尾榫扣工件夹紧口为机床主轴提供了更容易接近零件五个侧面的机会,因为基本上没有要避免的固定元件。该间隙加上道具定位垂直于机床Z轴,使得其有可能使用更短、更具刚性的刀具。

块状零件加工

块状零件为使用五轴多零件加工模块进行加工的第一个,之前其要求是在多个VMC上进行9次操作。因为一些真实位置公差低至0.001,并且在许多机床上很多次运行都接触到了它,所以零件报废率为30%。现在采用五轴多零件加工模块对其进行加工,每个周期加工4个,报废率几乎为零。

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当然,加工中必须做出决定以识别表面,从而合并每次作业的燕尾条。在铺板之后,如果这个面是要求最少后续加工操作最少是很方便的,但是需要选择好关键特征所在基准的侧面。在移动到下一个之前,并非在分度器上完成加工每一个单独的零件,对HMC进行编程,以便分阶段对每个零件进行加工。在更换刀具之前,随后使用相同道具在所有4个零件向执行同样的操作,以便在下一个操作中跟进所有零件,这里目的就是最小化设备的更换次数,以缩短总的周期。

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出品 | 夹具侠

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