好的工廠都會具有創造性的工件夾緊策略,當購買了高價的五軸機床時,就必須將機床的整體B軸和C軸轉盤的優勢最大程度地發揮出來。
關于夾具方案的抉擇
使用立管來舉起傳統的虎鉗和三爪卡盤所夾緊的部件,可以遠離機器直徑工作臺的表面,使主軸和刀具在以奇數角度定位時能夠更好地接近這些零件。
▲五軸上的虎鉗夾緊
專為五軸機床設計的夾具可以在工件毛坯底部所加工的燕尾形型材上進行夾緊。這些燕尾型夾具為重型切削提供足夠的夾緊力,并在零件周圍提供寬敞的間隙。
▲五軸上的燕尾夾緊
然而,在某些情況下,即使這些設備也不是安裝在五軸機床中最為合適的夾具。定制化夾具才能為某些特定的加工提供價值,主要是涉及緊密特性、真實位置公差和/或大批量尺寸的工件。下面著重介紹兩款定制化夾具:
?第一款是一次可固定4個部件的“四柱”夾具,適用于不同的工件或零件系列,采用燕尾夾緊接口。
?第二款被稱為包含27個部件,專門用于復雜、大批量的作業。
四柱式夾具-提供更大空間
根據需求所設計的四柱夾具,特點是擁有4個鋼柱的鋁基柱,每個鋼柱都具備一個燕尾接合,這使得夾具可用于各種不同的工件,具有多功能性。
此夾具的首要目的是幫助設備盡快開始加工一個特定的工作:由1215鋼坯加工而成的燃料塊,且批量訂購數量300件以上。這種大批量生產是采用可同時安裝多個零件的定制化夾具的主要原因。
▲圖中的夾具有4根柱子,柱子頂端呈45°,當它們被安裝在立柱頂部的燕尾夾中時,這在零件周圍提供了足夠的空間和間隔
這種夾具需要有足夠的剛性來處理粗銑工件,但仍要提供雕刻作業和在零件底部鉆復合角孔所需的間隔。以45°加工每根立柱的頂部,使工件彼此之間相互延伸,并提供必要的工具間隙,以接觸每個零件的所有5個面。
工件毛坯首先預裝在VMC上,VMC在工件表面上制造所需的加工工作量最少(或者根本不需要)的燕尾形剖面。一旦毛坯被固定在夾具上,加工四個燃料塊的周期時間是2.5?h(不需要去除燕尾形剖面和在第六面進行額外的加工)。
包含27個工件的夾具
由625鉻鎳鐵合金所制成的復雜的波狀外形的工件,其批量大小為1000件,這促使工廠設計了包含27個工件的夾具。
▲這個夾具的圓頂狀一次固定了27個零件
在設計過程中,一個類似穹頂的夾具形狀被認為可能能夠包含更多的零件。與為了提供足夠的間隔以45°安裝在另一個夾具上的4根支柱上的方式大致相同,將零件安排在一個球形剖面周圍可以提供充足的通路,同時使更多的部件能夠同時被夾緊。該夾具是由工廠現有的備用鋼材所制成的,并被安裝在一個矩形立管的頂部。
此夾具設計面臨的一個挑戰是決定如何最好地在夾具中抓緊毛坯。畢竟從更接近零件凈形狀的圓料開始是有意義的。因此在每個毛坯中加工了平面,以使米提佰凸輪驅動的夾具能夠夾緊它們。每個零件加工兩個凹槽,一個用于夾緊裝置,另一個用于裝圓料。
▲夾具內所夾緊的異形零件的完整加工的總周期為6h
然后,根據加工情況,將零件分成兩排,可以在較低一排裝上更多的凹槽(15個部件,相比之下在較高一排中只要12個部件)。加工所有27個夾緊零件的總周期為6?h。之后,零件被安裝在VMC上的定制虎鉗的鉗口中,該鉗口加工底面并在通孔的背面鉆埋頭孔。
為新工件創建定制化夾具,將多個裝置合并在一起,在五軸機床上以一次裝夾的方式來生產零件,這不僅減少了生產時間,而且提高了零件精度。而且,五軸機床上的方案也可以用于為三軸設備創建更精確的夾具,因為它可以在一次設置中更精確地加工關鍵夾具的定位功能。