数控机床夹具合理选择及应用介绍

   日期:2022-04-12     浏览:21    评论:0    
 为什么同一台机床的生产效率相差几倍?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。本文详细介绍了数控机床夹具的合理选择和应用。

如何提高数控机床的利用率?通过技术分析,夹具的使用有很大关系。据不完全统计,国内企业数控机床选夹具不合理的比例高达50%。到2010年底,我国数控机床数量近100万台,也就是说,由于夹具选择不合理或应用不当,50多万台数控机床出现了窝工现象;从另一个角度看,数控机床夹具的选择和应用有很多文章要做,因为它包含了可观的潜在经济效益。
 
正确选择夹具类型是高效加工的基础。
 
目前,机械加工按生产批量可分为单件、多品种、小批量(以下简称小批量生产)两类;二是少品种、大批量(以下简称大批量生产)。前者约占机械加工总产值的70~80%,是机械加工的主体。
适用于小批量生产的数控机床夹具。
 
由于小批量生产的工件加工时间很短,生产(准备/等待)时间的长度对加工周期有着至关重要的影响。为了提高生产效率,我们必须找到缩短生产(准备/等待)时间的方法。
 
以下三类小批量生产可优先考虑的数控机床夹具:
组合夹具。
组合夹具又称积木夹具,由一系列功能不同、规格尺寸不同的标准化设计机床夹具组成。客户可以根据加工要求快速组装各种类型的机床夹具,如积木。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,组合夹具还具有定位精度高、夹紧灵活性大、循环重复使用、节能节材制造、使用成本低等优点。因此,当产品形状复杂时,可以优先使用组合夹具。
 
精密组合平口钳。
精密组合平口钳实际上是组合夹具中的合件。与其他组合夹具元件相比,它具有更强的通用性、更高的标准化程度、更简单的使用和更可靠的夹具,因此在世界各地得到了广泛的应用。精密组合平口钳具有安装(拆卸)快、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口钳夹紧范围一般在1000mm以内,夹紧力一般在5000kgf以内。
需要注意的是,这里提到的精密组合平口钳并不是老式加虎钳。老式机加虎钳功能单一,制造精度低,不能成组使用,使用寿命短,不适合数控机床和加工中心。
这里提到的精密组合平口钳是一系列新型平口钳,起源于欧美等工业发达国家,专门针对数控机床和加工中心的特点而设计。该产品具有夹紧灵活性高、定位精度高、夹紧快、组装使用快等特点,特别适用于数控机床和加工中心。
 
电永磁夹具。
电永磁夹具是以钕铁硼等新型永磁材料为磁源,采用现代磁路原理设计的新型夹具。大量的机械加工实践表明,电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;传统机床夹具的定位元件和夹紧元件占用空间大,而电永磁夹具没有这些占用空间的元件。因此,与传统机床夹具相比,电永磁夹具的夹紧范围更大,有利于充分利用数控机床的工作和加工行程,提高数控机床的综合加工效率。电永磁夹具的吸力一般为15~18kgf/cm2,因此必须保证吸力(夹紧力)足以抵抗切削力。一般来说,吸附面积不应小于30cm2,即夹紧力不应小于450kgf
 
数控机床夹具适用于批量加工。
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夹具和更换工具的时间。传统的手动机床夹具工件夹紧时间可达到大批量加工周期的10~30%,使工件夹紧成为影响生产效率的关键因素,也是机床夹具挖掘潜力的关键对象。因此,大批量加工应采用快速定位、快速夹紧(松开)专用夹具,可优先考虑以下三种机床夹具:
液压/气动夹具。
液压/气动夹具是以油压或气压为动力源,通过液压元件或气动元件实现工件定位、支撑和压缩的专用夹具。
液压/气动夹具能准确快速地确定工件与机床、工具之间的相互位置。工件的位置精度由夹具保证,加工精度高;定位和夹紧过程快,大大节省了夹紧和释放工件的时间;同时具有结构紧凑、多站夹紧、高速重切割、自动控制等优点。
液压/气动夹具的上述优点特别适用于数控机床、加工中心和柔性生产线,特别适用于批量加工。
 
电永磁夹具。
电永磁夹具具有快速夹紧、易于实现多站夹紧、一次夹紧可多面加工、夹紧稳定可靠、节能环保、可实现自动控制等优点。与传统机床夹具相比,电永磁夹具可大大缩短夹紧时间,减少夹紧次数,提高夹紧效率,不仅适用于小批量生产,也适用于大批量生产。
 
光面夹具基座。
光面夹具底座在中国的应用并不多,但在欧洲和美国等工业发达国家得到了广泛的应用。它实际上是经过精加工的夹具底座,夹具上的元件和机床定位连接部分和零件的定位面已经完成。用户可以根据自己的实际需要自己加工和制作特殊的夹具。
光面夹具底座可有效缩短专用夹具制造周期,减少生产准备时间,整体缩短批量生产周期,提高生产效率,降低专用夹具制造成本。因此,光面夹具底座特别适合大规模生产。
 
合理使用夹具,挖掘设备潜力。
经验表明,为了提高数控机床的加工效率,仅仅选择数控机床夹具是不够的,我们还必须努力好好利用数控机床夹具。以下是三种常用的方法:
多工位法。
多站法的基本原理:通过一次夹紧多个工件,缩短单位夹紧时间,延长刀具的有效切割时间。多站夹具是具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,多工位夹具的应用越来越广泛。多工位设计在液压/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越来越普遍。
 
成组使用法。
在同一工作中使用相同的夹具也可以达到多站夹具的目的。该方法所涉及的夹具一般应采用标准化设计、高精度制造,否则难以满足数控机床加工的要求。
分组使用方法可充分利用数控机床行程,有利于机床传动部件的平衡磨损;同时,相关夹具可独立使用,实现多件夹具,可联合使用,实现大型工件夹具。
 
局部快换法。
局部快速更换法是通过局部(定位元件、夹紧元件、刀片元件和指导元件)快速更换数控机床夹具,以实现快速改变夹具功能或使用方式的目的。例如,快速更换组合平口钳可以通过快速更换夹具口来改变夹具功能,如从夹具材料到夹具材料;夹紧模式也可以通过快速更换夹紧元件来改变,如从手动夹紧到液压夹紧。局部快速更换法大大缩短了更换和调整夹具的时间,在小批量生产中具有明显的优势。
 
 
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