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加工中心对零件加工的装夹与定位

  加工中心上的夹具的不仅要夹紧工件,还要以各方向的定位面为参考基准,确定工件编程零点。由加工中心上加工的零件一般都会较复杂。工件在一次装夹中,既要粗铣、粗镗,又要精铣、精镗,需要多种刀具,这就要夹具既能承受大的切削力,还需满足定位精度要求。加工中心的自动换刀(ATC)功能决定了在加工中不能使用支架、位置检测及对刀元件。加工中心的高柔性需要夹具比普通机床结构简单紧凑,夹紧动作准确迅速,尽量减少辅助时间,操作方便、省力、安全,而且要保证足够的刚性,还要能灵活多变。
       
  要想应用好夹具,首先要对加工中心的加工特点有较深刻的理解和掌握,同时还要考虑下列因素:
  ①加工零件的精度;
  ②批量大小;
  ③制造周期;
  ④制造成本。
  根据机床特点和加工需求,常用的夹具结构类型有专用夹具、组合夹具、成组夹具和可调整夹具。在选择时还要考虑其他因素,选择最合理、最经济的夹具形式。
       
(1)确定零件夹具
  1)组合夹具
  组合夹具是由一套结构标准化,尺寸规格化的通用组合元件构成。可以按工件的加工需要组成各种不同功用的夹具。组合夹具有孔系组合夹具和槽系组合夹具。
  组合夹具的基本特点是满足系列化、标准化、通用化,具有可调性,组合性,模拟性,柔性,应急性和经济性,使用寿命长,能适应产品加工中的周期短、成本低等要求,比较适合加工中心应用。在加工中心上应用组合夹具,有下列优点:
  ①节约夹具的设计制造工时;②缩短生产准备周期;③节约钢材和降低成本;④提高企业工艺装备系数。
  2)专用夹具
  对于工厂的主导产品,批量较大,且轮番上场加工,精度要求较高的零件,加工时选用专用夹具非常必要。
  专用夹具是根据某一特定零件的结构特点专门为之设计的夹具,有结构合理,刚性强,装夹稳定可靠,操作方便,提高安装精度及装夹速度等优点。这种夹具对一批工件加工后尺寸比较稳定,互换性也较好,可大大提高生产率。但专用夹具所固有的只能为某一种特定零件的加工,从而有很大的狭隘性,一般专用夹具的设计和制造周期长,劳动量花费较大,加工简单零件显然不太经济合适。
  3)可调整夹具
  可调整夹具能有效地克服以上两种夹具的不足,满足了加工精度,又有很有柔性,是一种很有发展前途的新颖的夹具。加工中心为它开辟了广阔的道路。
  可调整夹具与组合夹具有很大的相似度,不同在于它是具有一系列整体刚性好的夹具体。在夹具体上,夹压、设置有可定位等多功能的T型槽及台阶式螺孔、光孔,配制有多种夹紧定位元件。可调整来扩大使用范围,只要配制通用夹具元件,即可实现快速调整。其刚性好的特点,确保加工精度,它不仅适用于多品种、中小批量生产,而且在少品种、大批量生产中也会体现出明显的优越性。
  4)成组夹具
  成组夹具是随成组加工工艺的发展而出现的。使用成组夹具的基础是对零件的分类(即编码系统中的零件族)。通过工艺分析,把尺寸相近、形状相似的各种零件进行分组,编制成组工艺,然后把定位、夹紧和加工方法相同的或相似的零件集中起来,统筹考虑夹具的设计方案。对结构外形相似的零件,采用成组夹具,具有经济、夹紧精度高等特点。
  (2)夹紧与安装
  即使用刚度较高的机床进行加工,如果加工的工件及其夹具没有足够的刚性,也会出现自激振动或尺寸偏差,因此,在考虑夹紧方案时,应注意工件的稳定性。不合理的装夹也有同样的后果,它会在装夹过程中使刚性不好的工件发生变形。在考虑夹紧方案时,夹紧力应力求靠近主要支承点上,或在支承点所组成的三角内,并力求靠近切削部位及刚性好的地方,尽量不要在被加工孔的上方。同时,考虑各个夹紧部件不要与加工部位和所用刀具发生干涉。
  夹具在机床上的安装误差和工件在夹具中的定位、安装误差对加工精度将产生直接影响。即使在程序零点与工件本身的基准点相符合的场合,也要求工件对机床坐标轴线上的角度进行准确地调整。如果编程零点不是根据工件本身,而是按着夹具的基准来测量,则在编制工艺文件时,根据零件的加工精度对装夹提出特殊要求。夹具中工件定位面的任何磨损以及任何污秽都会引起加工误差,因此,操作者在装夹工件时一定要将污物擦干净,并按工艺文件上的要求找正定位面,使其在一定的精度范围内。
  夹具必须保证最小的夹紧变形。零件在粗加工时,切削力大,需要夹紧力大,但又不能把零件夹压变形,因此,必须慎重选择夹具的支承点、定位点和夹紧点。压板的夹紧点要尽量接近支承点,避免把夹紧力加在零件无支承的区域。如采用这些措施仍不能控制零件变形,只能将粗、精加工工序分开,或者粗加工程序仅编制粗加工过程,在粗加工后编一任选停止指令,操作者松开压板,放松夹具,使零件消除变形后,再继续进行精加工。
  (3)确定零件在机床工作台上的最佳位置
  在卧式加工中心上加工零件时,由于要进行多工位加工,就要考虑零件(包括夹具)在机床工作台上的最佳位置,该位置是在技术准备过程中考虑机床行程,各种干涉情况,优化匹配各部位刀具长度而确定的。若是考虑不周,将会造成机床超程,更换刀具,影响加工精度或重新进入试切阶段而造成浪废工时等不良后果,也增大了出现废品的可能性。
  加工中心具有的自动换刀(ATC)功能决定了其最大的弱点为刀具悬臂式加工,在加工过程中不能使用镗模、支架等。因此,在进行多工位零件的加工时,应综合计算各工位的各加工表面到机床主轴端面的距离以选择最佳的刀具长度,提高工艺系统的刚性,从而保证加工精度。
分类: CNC加工中心  
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