工件夾緊系統(tǒng)該如何滿足五軸加工要求
這是夾具俠(jiajoin)發(fā)布的第 1073 篇技術(shù)文章,未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載
對于五軸加工而言,工件夾持面臨的問題是要充分接觸零件,而越來越多的使用五軸加工意味著更加需要對其他工藝部件,如工件夾緊裝置進行評估,并清楚了解其功能。
完全從工件下方夾持
針對不同零件,正確選擇工件夾持裝置可能是充分發(fā)揮五軸加工自動化生產(chǎn)能力的關鍵。下圖所示的Unilock系統(tǒng)利用夾在精密旋鈕上的工件接收裝置實現(xiàn)可重復和快速更換的工件夾持。該系統(tǒng)的設計目的是縮短設置時間,而現(xiàn)在其可以應用在五軸加工當中,這不是因為它能實現(xiàn)快速更換夾持,而是它提供了一種完全從下方夾持零件的方法。
如何充分接觸部件對于五軸加工的部件夾持是一個問題。標準臺鉗會遮蓋零件側(cè)面,五軸加工用短臺鉗可以增大側(cè)面外露部分,但只能沿著零件的下邊緣夾持。即便是為五軸加工項目定制的固定裝置也存在問題,可能會影響刀具或主軸殼,因為整個零件和固定裝置在工作區(qū)域內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
然而只夾持零件下面的方法幾乎可以隱藏工件夾持裝置——工件本身不會對裝置產(chǎn)生任何干擾。系統(tǒng)只需要利用零件已有的孔或增加固定旋鈕所需的孔即可實現(xiàn)這種夾持。事實上,使用旋鈕和工件接收裝置的夾持方法實現(xiàn)了系統(tǒng)的模塊化,可以應用到底部不平整的零件中。
只用五軸進行精加工
一般氣動夾持較為常用,但五軸加工使用的工件接收裝置采用了機械夾持,這樣做可以避免五軸運動時纏住空氣管道,造成危險。在這種情況下,系統(tǒng)的快速更換功能就更能夠顯示出其優(yōu)勢了。由于五軸機床在任何一家工廠內(nèi)都可能是最昂貴的設備,所以它要用于加工最昂貴的工件。
在多個加工中心使用這種工件夾持裝置和工件接收裝置,可以在成本更低的三軸機床上進行粗加工。工件從三軸機床的工件接收裝置組中取出來,然后快速轉(zhuǎn)移到五軸機床的工件接收裝置并進行夾持,這樣五軸機床就可以只用于加工需要精加工的昂貴工件。
燕尾榫零件夾緊
五軸技術(shù)結(jié)合燕尾榫零件夾緊的第五軸多零件加工模塊技術(shù),大大減少了加工復雜零件所需要的設置數(shù)量。最開始的時候使用三軸立式加工中心,到帶有雙400 mm托盤和標準多零件加工模塊的HMC,可以固定多個零件,以此來提高生產(chǎn)量,盡可能減少加工復雜零件期間“接觸”工件的次數(shù)。
工件和夾具之間的燕尾榫扣連接則提供了更強大、更安全的接口。為使用燕尾榫扣工件夾緊夾具,首先在零件坯件底部加工一個60°的燕尾條。然后將坯件插入夾具中,該夾具帶有夾爪,其配有與坯件燕尾條配合和接合的傾斜凹槽。該接頭的強度則要求在坯件底部僅有一點額外的坯料,以容納燕尾條,在后續(xù)銑削或“鋪板”操作中從加工工件上將坯料去除。由此產(chǎn)生的工廠中HMC的加工工藝,適用于200個零件同樣尺寸的批量生產(chǎn),比在多個VMC上運行更有效。
五軸多零件加工模塊
五軸多零件加工模塊的在工作區(qū)內(nèi)的占用空間更少,其側(cè)面都有兩個分度器,以及可以容納標準夾具的平面。各分度器都擁有燕尾榫扣工件夾緊夾具,并且分度器旋轉(zhuǎn)精度和重復性分別為±10"和±5"。
▲第五軸多零件加工模塊的任一側(cè)都具有兩個分度器和一個平坦區(qū)域,以安裝標準夾具
除了夾緊強度以外,燕尾榫扣工件夾緊口為機床主軸提供了更容易接近零件五個側(cè)面的機會,因為基本上沒有要避免的固定元件。該間隙加上道具定位垂直于機床Z軸,使得其有可能使用更短、更具剛性的刀具。
塊狀零件加工
塊狀零件為使用五軸多零件加工模塊進行加工的第一個,之前其要求是在多個VMC上進行9次操作。因為一些真實位置公差低至0.001,并且在許多機床上很多次運行都接觸到了它,所以零件報廢率為30%,F(xiàn)在采用五軸多零件加工模塊對其進行加工,每個周期加工4個,報廢率幾乎為零。
當然,加工中必須做出決定以識別表面,從而合并每次作業(yè)的燕尾條。在鋪板之后,如果這個面是要求最少后續(xù)加工操作最少是很方便的,但是需要選擇好關鍵特征所在基準的側(cè)面。在移動到下一個之前,并非在分度器上完成加工每一個單獨的零件,對HMC進行編程,以便分階段對每個零件進行加工。在更換刀具之前,隨后使用相同道具在所有4個零件向執(zhí)行同樣的操作,以便在下一個操作中跟進所有零件,這里目的就是最小化設備的更換次數(shù),以縮短總的周期。
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