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数控机床工装夹具的选择和使用常识

目前,机械加工按生产批量可分为两大类:一类是单件、多品种、小批量(简称小批量生产);另一类是少品种、大批量(简称大批量生产)。其中前者大约占到机械加工总产值的70~80%,是机械加工的主体。

  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。下面介绍数控机床夹具的合理选择及应用。

  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。

  小批量生产周期﹦生产(准备/等待)时间+工件加工时间由于小批量生产“工件加工时间”很短,因此“生产(准备/等待)时间”的长短对于加工周期有枱至关重要的影响。要想提高生产效率,就必须想办法缩短生产(准备/等待)时间。


  1、下面推荐三类小批量生产可优先考虑的数控机秒速时时彩注册网址床夹具:

  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。

  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。这里所说的精密组合平口钳是起源于欧美等工业发达国家,专门针对数控机床、加工中心特点所设计的一系列新型平口钳,此类产品具有装夹柔性大、定位精度高、夹紧快速、可成组使用等特点,特别适合数控机床、加工中心使用。

  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。


  2、宜大批量加工的数控机床夹具

  大批量加工周期=加工等待时间+工件加工时间+生产准备时间“加工等待时间”主要包括工件装夹和更换刀具的时间。传统的手动机床夹具“工件装夹时间”可达到大批量加工周期的10~30%,这样“工件装夹”就成为了影响生产效率的关键性因素,也是机床夹具“挖潜”的重点对象。

  故此大批量加工宜采用快速定位、快速夹紧(松开)的专用夹具,可优先考虑以下三类机床夹具:

液压/气动夹具

  液压/气动夹具是以油压或气压作为动力源,通过液压元件或气动元件来实现对工件的定位、支承与压紧的专用夹具。液压/气动夹具可以准确快速地确定工件与机床、刀具之间的相互位置,工件的位置精度由夹具保证,加工精度高;定位及夹紧过程迅速,极大的节省了夹紧和释放工件的时间;同时具有结构紧凑、可多工位装夹、可进行高速重切削,可实现自动化控制等优点。

  液压/气动夹具的上述优点,使之特别适宜在数控机床、加工中心、柔性生产线使用,特别适合大批量加工。

  电永磁夹具

  电永磁夹具所具有的快速夹紧、易实现多工位装夹、一次装夹可多面加工、装夹平稳可靠、节能环保、可实现自动化控制等优点。与常规机床夹具相比,电永磁夹具可以大幅缩短装夹时间,减少装夹次数,提高装夹效率,因此不仅适用于小批量生产,亦适用于大批量生产。   

  光面夹具基座

  光面夹具基座在国内应用还不是很多,但在欧美等工业发达国家应用很广泛。它实际上就是经过精加工的夹具基体精毛坯,元件与机床定位连接部分和零件在夹具上的定位面已经精加工完毕。用户可以根据自己的实际需要,自行加工制作专用夹具。

  光面夹具基座可以有效缩短制造专用夹具的周期,减少生产准备时间,因而可以从总体上缩短大批量生产的周期,提高生产效率;同时可以降低专用夹具的制造成本。因此光面夹具基座特别适合周期较紧的大批量生产。

  合理使用夹具,挖掘设备潜能

  经验表明,为了提高数控机床加工效能,仅仅“选对”数控机床夹具还是不够的,还必须在“用好”数控机床夹具上下功夫。

  3、下面介绍三种常用的方法:

  多工位法

  多工位法的基本原理:通过一次装夹多个工件,达到缩短单位装夹时间,延长刀具有效切削时间的目的。多工位夹具即拥有多个定位夹紧位置的夹具。

  随着数控机床的发展和用户提高生产效率的需要,现在多工位夹具的应用越来越多。在液压/气动夹具、组合夹具、电永磁夹具和精密组合平口钳的结构设计中多工位设计越来越普遍。

  成组使用法

  将相同的几个夹具放在同一工作枱使用,同样可以实现“多工位”装夹的目的。这种方法所涉及的夹具一般应经过“标准化设计、高精度制造”,否则难以达到数控机床工序加工的要求。

  成组使用法可以充分利用数控机床行程,利于机床传动部件的均衡磨损;同时相关夹具可独立使用,实现多件装夹,又可联合使用,实现大规格工件装夹。

  局部快换法

  局部快换法是通过对数控机床夹具的局部(定位元件、夹紧元件、对刀元件和引导元件)进行快速更换,达到迅速改变夹具功能或使用方式的目的。例如:快换组合平口钳,可以通过快速更换钳口实现装夹功能的改变,比如由装夹方料转变成装夹棒料;也可以通过快速更换夹紧元件实现夹紧方式的改变,比如由手动夹紧转变成液压夹紧。局部快换法大幅缩短了更换及调整夹具的时间,在小批量生产中优势较为明显。


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