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数控机床夹具的合理选择及设计注意事项

2015年03月12日 16:45中国机床商务网点击:8656

  【中国机床商务网 科技动态】随着科学技术的迅猛发展,市场需求的变化多端及商品竞争的日益激烈,使机械产品更新换代的周期愈来愈短,多品种、小批量生产的比例愈来愈高。为了适用这种形势的需要,出现了各种新型数控机床夹具。
  

 
  同样一款机床,为何生产效率却相差好几倍?得出的结论是:数控机床选用的夹具不合适,从而使数控机床的生产效率大幅降低。如何提高数控机床利用率?通过技术分析,夹具的使用有很大的关系。
  
  据不完全统计,国内企业数控机床选用夹具不合理的比例高达50%以上。至2010年底,中国数控机床保有量近一百万台,也就是说有50万台以上的数控机床由于夹具选择不合理或应用不当,而出现了“窝工”现象;从另外一个角度来讲,在数控机床夹具的选择与应用上大有文章可做,因为其中蕴含枱可观的潜在经济效益。下面介绍几种现代数控机床夹具。
  
  一、可调夹具
  
  可调夹具分为通用可调夹具和成组夹具(也称专用可调夹具)两类。它们共同的特点是,只要更换或调整个别定位、夹紧或导向元件,即可用于多种零件的加工,从而使多种零件的单件小批生产变为一组零件在同一夹具上的“成批生产”。产品更新换代后,只要属于同一类型的零件,就仍能在此夹具上加工。由于可调夹具具有较强的适应性和良好的继承性,所以使用可调夹具可大量减少专用夹具的数量,缩短生产准备周期,降低成本。
  
  二、组合夹具
  
  组合夹具又称为“积木式夹具”,它由一系列经过标准化设计、功能各异、规格尺寸不同的机床夹具元件组成,客户可以根据加工要求,象“搭积木”一样,快速拼装出各种类型的机床夹具。由于组合夹具省去了设计和制造专用夹具时间,极大地缩短了生产准备时间,因而有效地缩短了小批量生产周期,即提高了生产效率。另外,组合夹具还具有定位精度高、装夹柔性大、循环重复使用、制造节能节材、使用成本低廉等优点。故小批量加工,特别是产品形状较为复杂时可优先考虑使用组合夹具。
  
  三、精密组合平口钳
  
  精密组合平口钳实际上属于组合夹具中的“合件”,与其它组合夹具元件相比其通用性更强、标准化程度更高、使用更简便、装夹更可靠,因此在全球范围内得到了广泛的应用。精密组合平口钳具有快速安装(拆卸)、快速装夹等优点,因此可以缩短生产准备时间,提高小批量生产效率。目前国际上常用的精密组合平口钳装夹范围一般在1000mm以内的,夹紧力一般在5000Kgf以内。
  
  需要注意的是,这里所说的精密组合平口钳并不是老式机加虎钳,老式机加虎钳功能单一、制造精度低、无法成组使用、使用寿命短,不适宜在数控机床、加工中心上使用。
  
  四、电永磁夹具
  
  电永磁夹具是以钕铁硼等新型永磁材料为磁力源,运用现代磁路原理而设计出来的一种新型夹具。大量的机加工实践表明,电永磁夹具可以大幅提高数控机床、加工中心的综合加工效能。
  
  电永磁夹具的夹紧与松开过程只需1秒左右,因此大幅缩短了装夹时间;常规数控机床夹具的定位元件和夹紧元件占用空间较大,而电永磁夹具没有这些占用空间的元件,因此与常规数控机床夹具相比,电永磁夹具的装夹范围更大,这有利于充分利用数控机床的工作枱和加工行程,有利于提高数控机床的综合加工效能。电永磁夹具的吸力一般在15~18Kgf/cm2,因此一定要保证吸力(夹紧力)足够抵抗切削力,一般情况下,吸附面积不应小于30cm2,即夹紧力不小于450Kgf。
  
  在现代自动化生产中,数控机床的应用已愈来愈广泛。数控机床加工时,刀具或工作台的运动是由程序控制,按一定坐标位置进行的。
  
  数控机床夹具设计时应注意以下几点:
  
  1.数控机床夹具上应设置原点(对刀点)。
  
  2.数控机床夹具无需设置刀具导向装置。这是因为数控机床加工时,机床、夹具、刀具和工件始终保持严格的坐标关系,刀具与工件间无需导向元件来确定位置。
  
  3.数控机床上常需在几个方向上对工件进行加工,因此数控机床夹具应是敞开式的。
  
  4.数控机床上应尽量选用可调夹具、拼装夹具和组合夹具。因为数控机床上加工的工件,常是单件小批生产,必须采用柔性好、准备时间短的夹具。
  
  5.数控机床夹具的夹紧应牢固可靠、操作方便。夹紧元件的位置应固定不变,防止在自动加工过程中,元件与刀具相碰。
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