随着科学技术的快速发展,市场需求不断变化,商品竞争日趋激烈,使得机械产品更新换代的周期越来越短,多品种小批量生产的比例越来越高。为了适应这种情况的需要,各种新型数控机床应运而生。
为什么同一台机床的生产效率相差数倍?结论是数控机床选用的夹具不合适,大大降低了数控机床的生产效率。如何提高数控机床的利用率?通过技术分析,夹具的使用有很大的关系。
据不完全统计,国内企业数控机床夹具选择不合理的比例高达50%。截至年底,全国数控机床近百万台,也就是说,50多万台数控机床因夹具选择不合理或应用不当而出现“减速”;从另一个角度来看,数控机床夹具的选择和应用还有很多工作要做,因为它蕴含着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
可调夹具可分为通用可调夹具和组合夹具。它们的共同特点是,只需更换或调整单独的定位、夹紧或导向元件,就可以用于加工各种零件,从而将各种零件的单件批量生产转变为一组零件在同一夹具上的“批量生产”。产品更新后,只要属于同类型零件,仍然可以在此夹具上加工。由于可调夹具适应性强,继承性好,使用可调夹具可以大大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“积木式夹具”,是由一系列设计规范、功能不同、规格尺寸不同的机床夹具部件组成。客户可以像“积木”一样,根据加工要求快速组装各种类型的机床夹具。由于组合夹具节省了设计制造专用夹具的时间,大大缩短了生产准备时间,有效缩短了小批量生产周期,即提高了生产效率。此外,该组合夹具还具有定位精度高、夹紧灵活性大、可循环重复使用、制造节能节材、使用成本低的优点。因此,小批量加工,特别是当产品形状复杂时,可以优先使用组合夹具。
三、精密组合扁钳
事实上,精密组合扁钳属于组合夹具的“组合零件”。与其他组合夹具相比,它们更通用、更标准化、更易于使用、夹紧更可靠,因此在世界范围内得到了广泛应用。精密组合平钳具有安装夹紧快的优点,可缩短生产准备时间,提高小批量生产效率。目前国际上常用的精密组合平钳的夹紧范围一般在1000mm以内,夹紧力一般在5000Kgf以内。
需要注意的是,这里所说的精密组合虎钳并不是老式的机器和老虎钳。老式的机床和老虎钳功能单一,制造精度低,不能成组使用,使用寿命短,不适合在数控机床和加工中心使用。
四.电动永磁夹具
电动永磁夹具是利用现代磁路原理,以钕铁硼等新型永磁材料为磁力源设计的一种新型夹具。大量的加工实践表明,电动永磁夹具可以大大提高数控机床和加工中心的综合加工效率。
电动永磁夹具的夹紧和松开过程只需1秒左右,大大缩短了夹紧时间;常规数控机床夹具的定位元件和夹紧元件占据空之间的大空间,而电永磁夹具在空之间没有这些元件。因此,与常规数控机床夹具相比,电永磁夹具具有更大的夹紧范围,有利于充分利用数控机床的工作平台和加工行程,提高数控机床的综合加工效率。电动永磁夹具的吸力一般为15~18Kgf/cm2,因此需要保证吸力足以抵抗切削力。一般情况下,吸附面积不应小于30cm2,即夹持力不应小于450Kgf。
在现代自动化生产中,数控机床得到了广泛的应用。用数控机床加工时,刀具或工作台的运动由程序控制,按一定的坐标位置进行。
设计数控机床夹具应注意以下几点:
1.原点应设置在数控机床的夹具上。
2.数控机床的夹具不需要配备导刀装置。这是因为用数控机床加工时,机床、夹具、刀具和工件始终保持严格的坐标关系,不需要导向元件来确定刀具和工件之间的位置。
3.数控机床经常需要加工几个方向的工件,所以数控机床的夹具要打开。
4.数控机床上应尽量选用可调夹具、装配夹具和组合夹具。由于在数控机床上加工的工件往往是小批量生产,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,易于操作。夹紧元件的位置应固定,以防止元件在自动加工过程中与刀具碰撞。