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作为刀具人,熟悉夹具和装夹方式的选择也很重要!

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发表于 2017-11-13 17:03:54 | 显示全部楼层 |阅读模式

在数控机床上加工零件时,为保证工件的加工精度和加工质量,必须使工件位于机床上的正确位置,也就是通常所说的“定位”,然后将它固定也就是通常所说的“夹紧”。在多品种小批量的生产过程中,工件的安装、拆卸和清洗、托板的自动交换、切屑的排出等在整个制造过程中是频繁发生的。在加工设备上高速化和高性能化是一方面,缩短安装时间,降低消耗是另一重要方面。夹具是保证零件准确定位、有效加工的必要手段。对于加工中心来说,要求夹具定位精度高、装卸方便,适于粗加工、精加工和各种多工序复合加工的形式。

下面仅就加工中心常见的装夹定位的使用方式进行介绍:

加工中心加工定位基准的选择

在确定工艺方案之前,合理地选择定位基准对保证加工中心的加工精度,提高加工中心的应用效率有着决定性的意义。在选择定位基准时要全面考虑各个工位的加工情况,达到下面三个目的:

1) 所选基准应能保证工件定位准确,装卸方便、迅速,夹紧可靠,且夹具结构简单。

2) 所选定的基准与加工部位的各个尺寸计算简单。

3) 保证各项加工精度。


工件的定位原理

(1)六点定位原理

工件在空间有六个自由度,即沿X、Y、Z三个坐标方向的移动自由度和绕X、Y、Z三个移动轴的旋转自由度A、B、C。

要确定工件在空间的位置,需要按一定的要求安排六个支撑点也就是通常所说的定位元件,以限制加工工件的自由度,这就是工件定位的“六点定位原理”。需要指出的是,工件形状不同,定位表面不同,定位点的布置情况也各不相同。

(2)限制自由度与工件加工要求

根据工件加工表面的不同加工要求,对加工要求有影响的自由度必须限制,不影响加工要求的自由度不必限制。

(3)完全定位与不完全定位

工件的六个自由度都被限制的定位为完全定位,工件被限制的自由度少于六个,但不影响加工要求的定位,为不完全定位,完全定位和不完全定位是实际加工中工件最常用的定位方式。

(4)工件安装的基本原则

在数控机床上工件安装的原则与普通机床相同,也要合理地选择定位基准和夹紧方案。为了提高数控机床的效率,在确定定位基准与夹紧方案时应注意以下几点:

① 力求设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一。

② 尽量减少装夹次数。

③ 避免采用占机调整式方案,充分发挥数控机床的效能。


工件的夹紧

金属切削加工过程中,为保证工件定位时确定的正确位置,防止工件在切削力、离心力、惯性力或重力等作用下产生位移和振动,必须将工件夹紧。这种保证加工精度和安全生产的装置称为夹紧装置。

(1)对夹紧的基本要求

① 工件在夹紧过程中,不能改变工件定位后所占据的正确位置。

② 夹紧力的大小适当,既要保证工件在加工过程中的位置不能发生任何变动,又要使工件不产生大的夹紧变形;同时也要使得加工振动现象尽可能小。

③ 操作方便、省力、安全。

④ 夹紧装置的自动化程度及复杂程度,应与工件的批量大小相适应。

(2)夹紧力方向和夹紧点的确定

① 夹紧力应尽可能朝向主要定位基准,保证夹紧工件时不破坏工件的定位,影响工件的加工精度要求。

② 夹紧力方向应有利于减少夹紧力,在最小的夹紧力作用下完成零件的加工过程。

③ 夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的方向和方位上,保证零件的夹紧变形量最小。

④ 夹紧力作用点应尽量靠近零件的加工表面,保证主要夹紧力的作用点与加工表面之间的距离最短,可有效提高零件装夹的刚性,减少加工过程中的振动。

⑤ 夹紧力的作用方向应在定位支撑的有效范围内,不破坏零件的定位要求。


夹具的选择

在加工中心上,夹具的任务不仅是夹紧工件,而且还要以各个方向的定位面为参考基准,确定工件编程的原点。加工中心的高柔性要求夹具比普通机床结构更紧凑、简单,夹紧动作更迅速、准确,尽量减少辅助时间。在加工机床上,要想合理应用好夹具,首先要理解和掌握加工中心的加工特点,同时还要考虑加工零件的精度、批量大小、制造周期和制造成本。

根据加工中心机床特点和加工需要,目前常用的夹具类型有专用夹具、组合夹具、可调夹具和成组夹具。一般的选择顺序是单件生产中尽量用虎钳、压板螺钉等通用夹具,批量生产时优先考虑组合夹具,其次考虑可调夹具,最后选用专用夹具和成组夹具。在选择时要综合考虑各种因素,选择最经济的、最合理的夹具形式。

数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求,一要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定;二要保证零件与机床坐标系之间的准确尺寸关系。依据零件毛料的状态和数控机床的安装要求,应选取能保证加工质量、满足加工需要的夹具。除此之外,还要考虑以下几点:

(1)当零件加工批量不大时,应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具,以缩短生产准备时间,节省生产费用。在成批生产时可以考虑采用专用夹具,同时要求夹具的结构简单。

(2)装夹零件要方便可靠,避免采用占机人工调整的装夹方式,以缩短辅助时间,尽量采用液压、气动或多工位夹具,以提高生产效率。

(3)在数控机床上使用的夹具,要安装准确,能保证工件和机床坐标系的相对位置和尺寸,力求设计基准、工艺基准与编程原点统一,以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。

(4)尽量减少装夹次数,做到一次装夹后完成全部零件表面的加工或大多数表面的加工,以减少装夹误差,提高加工表面之间的相互位置精度,达到充分提高数控机床效率的目的。在上加工零件时,为保证工件的加工精度和加工质量,必须使工件位于机床上的正确位置,也就是通常所说的“定位”,然后将它固定也就是通常所说的“夹紧”。工件在机床上定位与夹紧的过程称为工件的装夹过程。


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