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【创世纪小百科】夹具的创新,让你的生产效率翻倍!

更新时间:2024-01-24      点击次数:263
  在金属加工领域,机床、刀具和夹具是三大关键技术。其中,机床和刀具的技术发展日新月异,令人目不暇接。然而,由于夹具的专业性较强,技术发展相对滞后,这导致了一些问题。它限制了昂贵且高效的数控机床和刀具的最大潜力发挥,成为制约金属加工技术进步的一个重要障碍。
 
  在我国,这种情况直到几年前还十分普遍,专业夹具公司稀缺,更不用说商品化的通用夹具零部件了。对于一般的金属加工夹具而言,其基本需求包括精确的定位、可靠的夹紧、便捷的操作,以及防止夹紧变形和易于排屑。
 
  随着数控技术的发展和数控机床的普及,对夹具提出了新的要求:
 
  1.减少辅助时间:减少装夹和找正工件的辅助时间是最容易实现和经济的。
 
  2.可靠性:数控机床一般能高速切削、多工序集成加工,往往要求夹具具有更高的刚性、可靠性和能够适应多种切削工况。
 
  
       3.轻量化:跟传统机床不同的是,数控机床往往是多轴联合运动,夹具不是固定的,而是随某轴运动的。这就要求数控机床夹具减少重量、从而减小运动惯量,提高定位精度和快移速度。
 
  4.专业化柔性化模块化:数控机床夹具的专业化趋势,已经成为了不可逆转的发展方向。专业机构能够针对机床刀具的特色,持续研发出适应各种需求的夹具及相关配件,从而促进了更广泛模块化和灵活性的组合。
 
  夹具设计观点:
 
  1.夹紧状态下尽可能消除夹具元件运动间隙,并实现自锁。
 
  间隙的存在是失去刚性的根本原因。夹具零件偶合件的相对运动需要间隙,这个间隙会随着切削力的大小和方向不断的改变。
 
  而现在广泛采用的小型液压或气动夹具缸,这2种是实现夹具轻量化非常好的模块。但是,目前还没有夹紧后能够消除活塞杆间隙的夹具缸产品。
 
  对于这种广泛应用的夹具缸多说两句,目前最容易失效的是转角缸,辅助支撑缸好的多,主要失效模式是:
 
  活塞杆弯曲变形
 
  压板与杆配合孔轴变形
 
  压板换向失灵
 
  密封件失效
 
  抗污染能力差
 
  究其原因,主要是活塞杆承受偏载力,压紧时造成杆子后仰,引起各种失效;内部结构尺寸小、对材料、加工精度等指标要求高,而且价格昂贵。
 
  2.多点密集夹紧
 
  为了克服切削力,必须保证足够的夹紧力。但是,传统夹具结构往往夹紧点不够多。如下图所示实测加工过程中工件晃动0.5mm,但是仅仅4个夹紧点的力量无法保证工件不变形的情况下克服切削力。在液压气动技术广泛应用的今天,技术上已经很容易实现多点密集夹紧。
 

       3.尽可能在工件原有状态下实现夹紧
 
  尽量保证工件加工后只有切削应力的释放,没有弹性变形的恢复。如采用弹性套类夹紧圆形工件是改变工件的异形实现全面接触,而采用液压控制的多点密集夹紧,对工件的夹紧没有改变工件的异形。
 
  4.尽可能减小甚至消除惯量的影响。
 
  对于回转件的普通三爪卡盘,高速回转时卡爪受旋转惯量的影响,会失去一部分甚至全部夹紧力,此时宜采用筒形夹具体、或增加端面压紧,当然,动平衡是必须的。对于直线运动夹具,采用轻量材料或者减重结构是必须考虑的。
 
  5.改变夹具偶合件面接触状态,尽可能采用锯齿形接触面
 
  6.大型异形工件夹具
 
  如下图的大型回转件的卡盘夹具,十字架式设计的基本思路是利用机床工作台自身的精度保证夹具的定位精度和自动化操作,避免了独立卡爪找正的麻烦、整体卡盘造价昂贵的缺点。
 

       7.快速柔性装夹的最佳方案——零点定位系统
 
  这个方案既可快速精密定位,又能通过更换最少的零件实现夹具的快速切换。而且是采用机械式(碟形弹簧)可靠夹紧,液压或气动自动松开。通用化程度很高。

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