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万能夹具:科技进步引领工装夹具的升级换代
2018-08-24 悉恩悉机床网

摘要:据中国机床工具协会披露,为解决世界性的基础工艺技术难题,我国自主研发一款“无所不夹”的万能机床夹具,它颠覆传统,打破工装瓶颈,将加工中必不可少的专用夹具生产准备时间,从几个月压缩到几分钟,是机床工具的一次革命。




【悉恩悉机床网在机械加工中,工装夹具对保证产品质量,提高工作效率、降低生产成本、减轻工人劳动强度起着非常重要的作用。20世纪,我国工装夹具技术主要依赖进口,专用夹具需要设计、加工、安装调试,动辄数月才能交付使用,加上换型速度慢,保管费用高,用途单一,成为机械零件创新升级和工业产品的更新换代中的障碍。


  航空工业普遍存在着科研任务重,生产周期短,专用工装夹具生产准备时间长,后期维护工作量大、费用高、不能改变用途的矛盾。如能用科技新技术——万能机床夹具来提升这些落后的加工设备,对提高机床效率,保证加工质量,降低生产成本,保障产品交付都能起到事半功倍的作用。



  从依赖进口到自主研发


  自机床诞生到现在,工装夹具始终是困扰着机械加工的一个瓶颈,几百年都未能突破。


  20世纪60年代,我国从前苏联引进了槽系组合夹具,以解决工装夹具生产准备周期长的问题。当时我国装备制造以生产传统的普通钻、铣机床为主,槽系组合夹具在航空、航天、兵器等军工企业应用,大大缓解了工装夹具制造周期长、不能循环使用的矛盾。对军工企业的研发试制,和小批量、多品种生产起到重要作用。


  20世纪80年代,数控技术的发展让机械加工的精度等级普遍提高,槽系组合夹具精度低、刚性差的先天不足凸显,不能适应现代制造的需要,我国又引进了孔系组合夹具。


  孔系组合夹具精度高、刚性强满足了现代加工的高精度诉求,但它灵活性较差,不能全面替代槽系组合夹具,企业在使用组合型夹具时,需要灵活调整时启用槽系组合夹具,需要精度和刚性时就用孔系组合夹具。这种组合要求机床同时配备槽系、孔系两套器材,很不方便。


  21世纪初,基于槽系、孔系组合夹具互为优缺点的条件,我国自行研发出既能灵活调整,又有刚性定位的蓝系组合夹具,一套组合夹具满足同时两套组合夹具的全部功能,解决了组合夹具元件重复购置不合理的状况。


  组合夹具经过半个世纪发展和技术提升,基本突破了专用夹具生产准备周期长的瓶颈。但槽系、孔系、蓝系组合夹具,都存在一个共同的缺陷,都是由三大系统、八大系列、百来个品种、千来个规格的组合夹具元件组成,况且还需要有长期组装经验的老技师才能胜任工作,在此不利条件下,组合夹具的应用,始终没有在全国大范围推广起来。



  科技在进步,技术在发展,为改变工装夹具的落后现状,当今许多企业采用先进的五轴加工中心,来减少专用夹具的使用数量。专用夹具生产周期长、制造费用高和响应工艺速度慢、工装保存费用高等问题得到质的改变。


  五轴加工中心虽然能够一次夹持切削五个加工面,但加工第六面时,还需要专用夹具进行夹持。五轴加工中心只能减少专用夹具的使用数量,而不能排除专用夹具。


  目前,五轴加工中心因为购置成本高、解决问题不彻底,所以也不能成为解决专用夹具生产周期长、用途单一问题的最佳方案。


  几分钟搞定异形的万能夹具


  如今,工装夹具依然是机械加工的瓶颈,大部分制造业还在沿用传统的落后的专用夹具解决工件的夹持问题。


  可喜的是,据中国机床工具协会披露,为解决世界性的基础工艺技术难题,我国自主研发一款“无所不夹”的万能机床夹具,它颠覆传统,打破工装瓶颈,将加工中必不可少的专用夹具生产准备时间,从几个月压缩到几分钟,是机床工具的一次革命。


  万能机床夹具能几分钟搞定异形件,无论方形、圆形、异形的,长的、短的、扁平的,高的、矮的、扭曲的,各种空间角度的零部件,都能瞬间响应工艺,无所不夹,从而保证异型加工,当天开工当日结束。


  万能机床夹具的工作原理是:一是用刚性定位件满足工件的点、线、面、孔、弧、圆定位要求;二是用快速调整组件满足工件的三维尺寸的任意长度要求;三是用集成平台满足工件的任意空间角度加工要求;四是用手、液、气动元件将工件用挤、夹、压方式快速夹持。


  万能机床夹具直线调整精度为0.01mm,重复定位精度为0.005mm,角度精度为“秒”级调整,夹具元件与基础板采用两销一面定位结构组合而成,机械强度可以和专用夹具媲美。



  用万能机床夹具改造的数控机床,既能当三轴加工中心使用,也能当五轴加工中心和自动线专机使用,特别适合科研院校的单件制造,军工企业小批量、多品种生产,甚至也能满足大批量生产需求。


  万能机床夹具,彻底改变了专用夹具制造周期长、工艺反应慢、维护费用高、产品转型不能再利用的落后状况;改变组合夹具的功能不足和一次性购置成本高、占地面积大、必须用专业技术人员操作的缺陷;弥补了五轴加工中心的价格昂贵、解决工装夹具矛盾不彻底、使用成本高和高端机床操作技师相对比较少的不足。


  目前,更先进的万能夹具机床相继问世。如六轴三联动和五轴加工中心相比,缺一项不常使用的曲面加工能力,多一项有刚性需求的异形夹持功能。使用六轴三联动比五轴加工中心多一个第六轴,购置成本减少100万元。


  万能机床夹具功能多样,使用灵活,能适应军工企业的不同需求,大幅提高机床效率,将成为航空制造业的一大助力。


来源:中国航空报

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