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快速夹具与工件如何快速安装

在加工中心或专机组成的生产线上,为使工件相对刀具有正确位置,必须先使夹具在机床上占有一个正确位置。为了使各种不同夹具免除繁琐耗时的调整校正,NABEYA 公司在汽车、摩托车及多种产业机器生产线的托盘或机床工作台不同的托钣面上,开发了快速定位锁紧系统或称Q 锁紧系统,秒速定位夹紧组件。该系统可用在一般通用机床到大型加工中心。(东莞快速夹钳)

  近代新的制造方法不断出现,传统的包括机床—夹具—刀具构成的机械制造工艺系统也在持续飞速地发展。但是其中夹具的进步发展却是落后于机床和刀具的,固然有不少先进的个例,但许多高效的结构操作比较复杂。至今夹具的定位元件、夹紧元件、动力装置、夹具体等没有很大的变化和改进。特别现实中,夹具的安装调试多数还依靠熟练的技术工人,技术工人的熟练程度不同,安装调试时间差别就大,也没有标准的作业时间。在安装调试时,常常还必须停止机床工作,这就大大地影响了生产效率。为此许多公司首先对此问题进行了研究开发,近已有一些方法与产品研制出来。本文拟为此介绍一些整个夹具和工件快速安装方面的新进展及相关新的夹具元件。(门栓式快速夹具)


图1 托盘(钣)与夹具体销套的配置

  机械制造工艺系统是由机床- 夹具- 刀具构成。机床使夹具夹持的工件和刀具作相对运动,并提供动力,使刀具切除工件上多余的材料,做出的零件达到图纸要求,这就是机械制造的目的。因此首先要靠夹具使工件相对刀具占有一个正确的位置即实现定位,然后在此位置上把它夹紧,使之在以后的相对切削运动中能承受切削力等各种外力,保证顺利地切削完成加工。从定位到夹紧整个过程,机械制造工艺称之谓“安装”。将工件装到夹具后,能自动识别是否正确定位,夹紧可靠。加工完成后,能自动识别,放松夹紧,卸下工件,将它自动运送上料至作下一工序的机床。一般来说不同工件不同工序应有不同的夹具,不同生产批量的夹具其特色也不同。零件的种类越多,工序越多,夹具的品种数量也越多。一个工序结束,需要把工件及时装到另一夹具,投入下一工序生产。同一台机床加工不同工件时,也需要更换夹具。夹具和工件更换的时间和效率直接影响生产效率和机床开动率。夹具的可操作性也影响加工效率,都必须予以重视。(环卫车快速夹具)

图 2 用销定位并锁紧的快速安装例

  在加工中心或专机组成的生产线上,为使工件相对刀具有正确位置,必须先使夹具在机床上占有一个正确位置。为了使各种不同夹具免除繁琐耗时的调整校正,NABEYA 公司在汽车、摩托车及多种产业机器生产线的托盘或机床工作台不同的托钣面上,开发了快速定位锁紧系统或称Q 锁紧系统,秒速定位夹紧组件。该系统可用在一般通用机床到大型加工中心。具体是在托盘和托钣上装有短的定位销(圆销、菱形销)和锁紧销。而夹具体上装有同样数量的定位导(衬)套和锁紧套。以销套配合,来快速安装、更换夹具。定位时,采用一个圆销,一个菱(削边)销原因是在中心连线上一个销削了边,可以避免因销与套中心距误差,而使它们不能顺利合上实现定位,在中心连线垂直方向不削边,可限制摆动的自由度,从而实现正确定位。理论上两个销(一个圆销和一个菱形销)和2 导套及平面定位即限制了六个自由度,已经足够。再增加的锁紧销和套,应是在已定位基础上将夹具体底钣和托盘(钣)锁紧,使之成为一体。但锁紧销不应破坏原有的定位,锁紧套与锁紧销间的间隙较大。使锁紧滞后定位,二者才不引起矛盾,不会发生装不进或过定位现象。大型的夹具为了增加锁紧力可以多设几个锁紧销。大平面和大型工件的定位为增加安装刚性,还可以加上几个辅助定位支承钉。(垂直式快速夹钳)

图3油压方式的夹持放松原理图

  用圆销和菱销来组合定位是夹具自身和工件在夹具上常用的方法,问题是能否还要让它们具有夹(锁)紧作用,如果具有,就不需另外的夹紧元件。也不需为夹紧另耗时间了。NABEYA的方法是在销与导(衬)套的圆柱面,套的下端面和销座平面定位后(图3),通过一个扳手或一个按钮以手动,油压,油压弹簧,气动等方法使均布装在销柱外圆上的钢球向外胀出,紧紧夹压住套筒的内锥面,使之不能脱开,并向下拉紧固定,使其上的夹具实现正确定位,同时能承受加工中各种负荷。一批工件加工结束后,以上方式反向动作产生的反向作用力可使钢球落入凹槽中,使导(衬)套与夹具体松开脱出,更换上另一夹具。(快速夹具型号)

图3显示的是油压锁紧夹持,放松托起的示意图。图3的右图是带导(衬)套的夹具底钣未装入带销托盘时的情况。夹持时见左图,油压由左图右下侧油路通孔进入油缸使活塞向下,弹簧被拉伸,钢珠在斜面作用下凸出向下拉紧导套和夹具体,为确认定位面已靠紧定位可靠,左下侧底座的确认孔会排出空气。图3的中图为夹具体底座被松开和托起时的情况。此时油流切换自中间的油路通孔进入油缸使活塞向上运动,弹簧收缩,钢珠落回销槽内,不再拉住导(衬)套和其上的夹具,同时右图所示的三个向外的箭头所示的气口向外喷出压缩空气,以清除切屑,垃圾,灰尘,清洁定位表面,使再装夹具时保证定位面光整,能实现正确定位。总结用此法,更换一个夹具操作非常简单,时间经实测统计比过去方法可缩短1/3到1/8,重复定位精度达3μm以内。夹紧力据各种不同型式可达300Kg到2500Kg,因此整体刚性非常高。经久耐用,据试验手动式可用1万次,弹簧液压式可用达1百万次。用户可按需要选择不同型号。可知这是整个夹具快速安装的一种先进方法和产品系统。安装且可在机床外进行,节省辅助时间。提高机床运转率。(快速夹具皮圈怎么安装)

图4 工件在电磁吸盘上快速安装加工示例

  NABEYA公司对工件的快速安装也有一些新产品,如广泛用到的铣平面工序,只要求高度尺寸的精度,故只要限制三个自由度即可。以往在平面磨床上,磨削深度很小,使用磁性工作台吸住工件即可磨削。目前他们开发了在立式,卧式,龙门式加工中心上使用强力的电磁工作台,能牢牢地吸住较大的工件,进行平面铣削。也可在五轴加工中心上,用此法安装好工件后,利用立铣刀加工曲面,成形表面,模具型腔等。铣削加工由于刀齿多,铣削力大且并非作用在一个方向,因此需要强大的吸附力,他们的电磁工作台磁极采用了强力铷铸铁。可产生6150N强吸附力。工件厚度为磁极长度一半以上时,工件的表面几乎不会附着切屑。操作也很方便,一般只要插入连接器,按下充磁按钮即可。对铝、铜、不锈钢等非铁磁性材料他们开发了真空吸盘(气动式)。它无需真空泵只需压缩机供应空气快速通过,使吸盘吸附口产生负压吸住工件。吸附力的大小与吸附面积有关,吸附面积越大吸附力越大,最小可吸附面积为30×50。吸附力当然也受到吸附表面的粗糙度,橡胶连接结构及覆盖处理情况而有所变化。(小快速夹钳)


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