应用于5轴加工的现代夹紧装置

   2019-06-26 47
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一家精密零件生产厂年制造30000个高精度零件, 该厂通过投资于5轴加工机床和工件夹紧装置,使零件的加工时间缩短了三分之一。
现代夹紧装置是使5轴(坐标)机床实现简便、快速和可靠加工的重要基础。有了这种夹紧装置甚至有可能实现更多的加工任务。正如我们在C.A.Picard公司(驻地在Monschau市)的生产中所看到的,这是一个完整的夹紧系统。制造耐磨零件和模具的专家,在对5轴加工中心进行投资的同时,也对其工件夹紧装置实施了优化,由此显著地加快了生产过程。
Picard公司加工的工件材料除了模具钢1.2379(即X155CrVMo12.1—译注)和1.4112(X90CrMoV18)外,还加工氮化钢1.8550(34CrAlNi7)工件和加工材质特别均匀的粉末冶金用热等静压制造(PM--HIP)的工件。这些材料是一种硬度达64HRC、具有极高耐磨性和可防止磨粒磨损的材料。以同一方向旋转的螺杆挤压机的零件必须要满足越来越高的要求。这些零件的规格在18和300mm之间,应用于塑料、橡胶、化学、制铝和食品工业以及陶瓷制造设备上。

工件的更换:在这里,仅仅在很短的时间里,精密
加工设备的操作工Jorg Classen在机床上更换工件。 

生产30000个零件需要有高的柔性

Picard公司为全球约3万个中的大多数螺杆挤压机提供高精度和高耐磨的备件,这些备件全部按单件生产,这就需要特别高的加工柔性。同时,这些备件和专用的零件常常要满足特殊的要求,部分要求明显要超过原制造厂的标准,并往往有进一步的提高。这些要求使有可能采用新的和经改进的工艺来处理现代高品质塑料和其他材料,个别可能完全是第一次进行处理。这些零件的使用,部分显著地延长了设备的运行时间。“根据决定,我们打算在将来可能使用立式车铣工艺。我们同Schunk公司一起逐个地来仔细审查并优化我们的夹紧系统。” Picard公司挤压工艺部门负责切削技术的Thomas Johnen先生这样说道。
可以看到的成果是:通用加工中心DMU 100 P DUO-Block以高的动态性能和最高的精度, 加工其中作为单个零件的挤压机壳。在以前,加工零件的每一个面肯定要分别单独进行装夹,而现在在采用5轴联动加工的情况下,大多数零件只需要进行两次装夹。零件6个面中的5个面就能一下子进行全部的加工。由此,使加工时间约缩短了三分之一。此外,Thomas Johnen先生通过新的加工系统能相当简单地获得所要的尺寸精度。

夹紧技术方面的诀窍是关键

即使加工可互换的所谓椭圆形导套这样的关键零件也是有利的 :在目前,采用了经过周密考虑的夹紧装置和夹具,工件可以很简便、快速和精密地进行找正。在钻削加工8字形通道和接着在铣削椭圆形通道时,导套确保不发生滑移。此外,可明显地提高表面质量。因为,由于所采用的铣刀在一定程度上不会产生位置偏移。
为了实现所有这些加工,在开发夹紧系统时,Thomas Johnen先生积极利用了Schunk公司的技术诀窍。仅仅在三个月的规划阶段期内,夹紧技术的专家们制订了一个全面的解决方案。“把Schunk公司作为伙伴,对于我们来说是绝对正确的选择。” Thomas Johnen先生这样说道。“顾问和产品专家及时给我们出主意,并且其技术方面的经验伴随着整个转换过程。”因此,有可能为Picard公司制订一个最佳的解决方案,并将其非常灵活地移植到转换过程中。
由此,使5轴加工中心成为基本时间占很大运行时间比例的高生产率机床。目前,很费时间的上下料准备过程可以在机外进行。机床操作人员在进行上下料准备时,机床则在加工其他的工件。这就提高了产量,降低了成本并排除了夹紧过程中的操作错误。
在更换工件时,在几秒钟的时间内,经调准好的Schunk公司零点夹紧系统Unilock的工件夹紧板,以基准的精度在机床上进行校正、定位和夹紧。对此机床本身装备有9个Unilock零点夹紧工位。在这些夹紧工位上,或者是间接地通过T形槽工件托板夹紧工件或者是通过专门的夹具来夹紧工件。夹紧工位的基础是9个夹紧模块,该模块作为成套的部件安置在机床的工作台上。

一种拉钉规格用于所有的夹紧模块

模块通过一个或多个拉钉夹紧工件托板和夹具。在零点夹紧模块中,径向布置的夹紧滑块将拉钉拉紧,并将其锁紧。在Unilock零点夹紧系统中,通过短锥实现拉钉的固定和定位。这种结构确保了小于0.005mm的更换精度。拉钉是通过一组弹簧实现机械锁紧,结构上并具有自锁和成型锁紧的功能。这种夹紧模块的锁紧力可达75000N。nextpage

给夹具配备的拉钉:由于拉钉规格统
一,夹具和托板也可用于不同的机床。 

即使气压在快速下降的情况下仍能可靠夹紧

与其他的零点夹紧系统不同,采用弹簧夹紧的Unilock系统在加工工件的过程中,无需去关心压缩空气的情况。即使在压缩空气系统中压力突然下降,工件仍然是可靠被夹紧着。为了松开夹紧模块,6个巴的系统压力是足够了,而任何一个气动装置均可实现这样的压力。
由于统一的拉钉,工件托板和夹具不需作任何的变化也可以用于装备有Schunk公司Unilock零点夹紧系统的其他机床上。所以,Picard公司下一步为了在DMU-60加工中心上加工较小的构件,打算扩展夹紧系统。
对各个夹紧装置的观察表明,由Schunk公司构建的夹紧系统是相当全面的 :在对坯件进行加工时,较长和特别稳固的、并装备有为适应特殊需要而加长了基座的多功能夹钳Kontec KSD以及NC-快速夹钳Kontec KSG-5A用来特别可靠地夹持工件。在这些夹钳中,用一种高度上较高的5轴钳口来夹紧工件,可以充分利用机床的整个主轴自由空间。为适配实际的工件,用户可以从标准夹爪附件中选取不同的附加夹爪装在高度较高的支承夹爪上。在夹爪上Grip适配件的特殊凹凸面压紧在未加工的工件材料上,从而获得一种类似于成型的锁紧,由此达到特别可靠的夹紧。
因为多面5轴夹钳可避免工件轮廓的干扰。通常采用短的标准刀具就可以达到工件任何一个可以想到的角度位置。这就可避免采用较贵的专用刀具,同时也能提高材料的切除量和获得工件的最高精度以及极好的工件表面质量。视工件的情况,夹钳在准备工位上可以单个或成对地安装在Unilock支承板上。由此,使工件的装夹一下子达到较高数量,这是一个附加的优点,以致于能充分挖掘5轴加工机床的潜在能力。

夹紧装置是独一无二的

对于精加工,矩形和椭圆形工件可以装夹在5种不同的专为特殊情况设计的夹紧装置上。无需费力地对工件进行找正,夹具借助于相应的配合孔来达到最大限度的精度。经过粗车加工的工件安装在专门的V形夹爪里,并通过链式拉紧装置将其可靠夹持。
Thomas Johnen先生通过采用5轴加工中心、现代刀具和经仔细思考的夹紧系统为高效精密加工单个工件和小批量构件获得了一个前途可靠的解决办法。与以往的加工相比,目前在5轴加工中心上以较小的吃刀量和较高的进给速度进行加工。即使是这样一个全面的解决办法,最初需要相对较高的投资,然而,通常在很短的时间内就能得到回报。这开辟了通向现代加工工艺的通道,并展示出以往要费很大力气才能达到的一种精密程度。

最新一代的零点夹紧系统

在德国国际金属加工博览会(AMB)上,Schunk公司首次展示了最新一代的零点夹紧系统。Vero-S是这个新系统的名称,这个新系统完全可以替代已被证明使用可靠的Unilock夹紧系统。而Vero-S与以往的系统完全是兼容的,并且在同样的价格条件下提供了一系列额外的高效性能。其中新模块的拉紧力提高了一倍。
对于用户无需另加货款,新系统的所有功能零件是采用了淬硬的不锈钢,因此绝对是耐腐蚀的。根据已申报专利的快速行程和夹紧行程,Vero-S系统,例如夹紧模块NSE plus 176(数值176系指夹紧模块的外径176mm—译注)的拉紧力可达9000N。通过在每个夹紧模块中配备增强的驱动功能,可证实的拉紧力甚至可达到40000N,大大高于以往拉紧力的一倍多。整个夹紧解决办法所达到的刚性就得益于这种高的拉紧力。这样,即使遇到特别大的横向力也能可靠地支承,而不致使工件发生位置变化。
在零点夹紧模块中,径向布置的夹紧滑块将拉钉拉紧和锁紧,使其达到自锁。拉钉的固定或定位是通过一个短迤来实现的。这确保了夹紧装置更换的重复精度小于0.005mm。为了进一步提高夹紧装置的使用寿命和可靠性,所有像基座、拉钉和夹紧滑块这样的功能零件是采用淬硬的不锈钢来制造。此外,无需维护的夹紧模块完全是密封的,防止切屑和冷却润滑液的进入。
按标准,阻塞空气(防止尘埃和冷却液的进入—译注)的接头和夹紧滑块的检测可以集成在一起,因此,每个Vero-S夹紧模块根据需要可以实现自动化装载。由于既可以在底面也可以在侧面设置压缩空气的接头,夹紧模块可以灵活地用于任何一个安装位置。可以随意选择装有专门密封元件的或装有不含润滑油压缩空气设备的Vero-S夹紧模块。

 
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