工裝夾具可以確保加工作業(yè)的精度和效率

　　若想使五軸加工中心達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，就應(yīng)該把設(shè)備的換裝時(shí)間降到最低。采用高效的工裝夾具，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的快速和高精度的換裝，從而實(shí)現(xiàn)μm級(jí)的精密加工。

　　采用正確的工裝夾具，五軸加工中心即可成為可為用戶提供高精產(chǎn)品的主流高效生產(chǎn)設(shè)備。位于Lauffen的Schunk專業(yè)夾具技術(shù)公司擁有品種繁多的工裝夾具產(chǎn)品和相應(yīng)的技術(shù)解決方案，可以為生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)提供良好的條件。

在加工同時(shí)進(jìn)行換裝作業(yè)

　　采用Unilock零點(diǎn)夾持系統(tǒng)（圖1），可以在生產(chǎn)過(guò)程中，即在設(shè)備加工另一個(gè)工件的同時(shí)，進(jìn)行換裝作業(yè)。這樣可以提高產(chǎn)量，降低成本，避免在換裝過(guò)程中產(chǎn)生的人為錯(cuò)誤。在設(shè)備上更換工件時(shí)，通過(guò)采用Unilock接口，即可在數(shù)秒鐘之內(nèi)對(duì)校準(zhǔn)完畢的工件進(jìn)行準(zhǔn)確定位和夾持。由于夾持螺栓采用統(tǒng)一型號(hào)，因此工件可以飛速轉(zhuǎn)換到另一種加工狀態(tài)上。定位和固定通過(guò)一個(gè)短錐體進(jìn)行。錐體可以確保工裝可重復(fù)更換精度達(dá)到小于0.005mm，由此可以為五軸加工中心實(shí)現(xiàn)精密加工創(chuàng)造良好的條件。鎖緊采用機(jī)械方式，通過(guò)彈簧組實(shí)現(xiàn)自閉鎖狀態(tài)。夾持力可以達(dá)到75000N。金屬加工企業(yè)有很多應(yīng)用實(shí)例可以證明，采用這種系統(tǒng)可以使換裝時(shí)間最大降低90%。

圖1 Unilock NSL 400型四倍式夾持站被部分裝入到設(shè)備的工作臺(tái)上，其操作方式為氣動(dòng)

針對(duì)五軸加工的緊湊型工裝夾具

　　針對(duì)五軸加工作業(yè)，工裝夾具應(yīng)該結(jié)實(shí)而緊湊，既要實(shí)現(xiàn)牢固夾持，又要為工件和主軸運(yùn)行讓出充足的空間。雙面可操作的Kontec KSK緊湊型對(duì)中夾具便是一種專用的工裝夾具（圖2）。這種夾具擁有很大的夾持范圍，既可作為毛坯件的夾具，也可被用作精密夾具，其對(duì)中精度可達(dá)到0.02mm。由于造型特殊，對(duì)中夾具成為五軸加工的理想夾具。采用短的刀具即可進(jìn)行安全的加工作業(yè)。

圖2 Kontec KSK型對(duì)中卡盤(pán)既可以被用作毛坯件卡盤(pán)，也可以被用作精密件卡盤(pán)。

其對(duì)中精度可達(dá)0.02mm

　　作為世界上首件對(duì)中夾具，Kontec KSK采用全封閉方式（圖3），即使在惡劣的環(huán)境下，也可以發(fā)揮正常功能，并確保最大的生產(chǎn)安全性。采用全封閉方式，可以節(jié)省耗時(shí)耗力和昂貴的清潔工作。通過(guò)采用一種新型的滑塊結(jié)構(gòu)，夾具可以無(wú)需基體，便可以直接集成到更換托板上。這種措施在重量、整體高度和成本上均有好處。由于采用模塊化的更換夾鉗系統(tǒng)，因此可以對(duì)各種不同大小、不同外形的工件進(jìn)行牢固的夾持。

圖3 對(duì)中夾具完全封閉，確保加工流程安全可靠

　　特別是針對(duì)五軸加工作業(yè)，Kontec KSC對(duì)中夾具還擁有一種成熟的和面向未來(lái)的設(shè)計(jì)——實(shí)現(xiàn)了高支撐鍔式結(jié)構(gòu)（圖4）。由此，采用標(biāo)準(zhǔn)的刀具即可很好地觸伸到工件的各個(gè)加工面。通過(guò)強(qiáng)力夾鉗裝置，可以達(dá)到35kN的夾持力。力的杠桿原理可以可靠地防止夾鉗在很大的夾持力的作用下猛然發(fā)生倒立現(xiàn)象。

圖4 高的支撐鍔塊可以任意觸及工件的所有五個(gè)加工面

　　Rota-S plus固定式手動(dòng)卡盤(pán)為一種針對(duì)圓形工件的強(qiáng)力夾具（圖5）。這種夾具操作簡(jiǎn)單、安全，擁有很高的夾持力和優(yōu)良的精度，變換能力強(qiáng)，是適用于中小批量加工場(chǎng)合的理想夾具系統(tǒng)。由于采用換向和套裝卡盤(pán)，用戶可以任意從外部夾持轉(zhuǎn)換到內(nèi)部夾持，從而可以涵蓋很大的夾持范圍。夾鉗快速更換系統(tǒng)可以把整體卡盤(pán)更換的時(shí)間縮短到1min。部件各個(gè)功能面均接受淬火和磨光處理，因此可以確保<0.02mm范圍內(nèi)的很高的更換重復(fù)精度。由此，車(chē)削成型的軟質(zhì)夾鉗可以被反復(fù)使用。剛性極強(qiáng)的卡盤(pán)基體在極高的夾持力和徑向載荷作用下，仍能夠保持最大的精度。如同這兩種Kontec夾具一樣，Rota-S plus三爪卡盤(pán)也可以與零點(diǎn)夾持系統(tǒng)相結(jié)合使用。

圖5 固定式三爪卡盤(pán)使用靈活，它可以替代底座而與Unilock零點(diǎn)夾持系統(tǒng)結(jié)合使用

細(xì)長(zhǎng)型刀柄可以伸抵難觸及的部位

　　盡管設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)良，但是有時(shí)還是無(wú)法避免工件上存在的難以伸及的地方。例如在模具制造中，深處凹穴的加工便是亟待解決的問(wèn)題。在機(jī)器制造方面，部件上的細(xì)筋條必須接受銑削，或者難觸及的部位必須接受精密輪廓或細(xì)微鉆孔的加工。常見(jiàn)的刀柄干涉輪廓極大限制了五軸加工設(shè)備的加工能力。而細(xì)長(zhǎng)型精密刀柄則可以到達(dá)靠后的最深部位。

內(nèi)設(shè)冷卻槽的刀柄延長(zhǎng)件

　　一種從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)角度均有說(shuō)服力的技術(shù)方案便是Tendo-SVL細(xì)長(zhǎng)型液力膨脹夾持延長(zhǎng)裝置，如圖6所示。Schunk公司以這項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，在刀柄延長(zhǎng)技術(shù)上確立了一個(gè)新的尺度。長(zhǎng)150mm或200mm的刀柄延長(zhǎng)件完全無(wú)需其他輔助設(shè)施，它不受主軸接口的影響，幾乎可以把每個(gè)精密刀柄轉(zhuǎn)變成為針對(duì)狹小空間的靈活性大的一種專用工具。延長(zhǎng)件具備很高的同圓度，小于0.003mm。其優(yōu)越的振動(dòng)阻尼和內(nèi)置冷卻劑輸送通道可以確保加工到達(dá)極佳的效果并獲得很長(zhǎng)的刀具使用壽命。

圖6 液力膨脹卡盤(pán)延長(zhǎng)件是對(duì)狹小空間的一種解決途徑，例如針對(duì)模具和成型制造

　　Tendo延長(zhǎng)件經(jīng)過(guò)精細(xì)的動(dòng)平衡校準(zhǔn)，在刀具上只需通過(guò)簡(jiǎn)單的六角扳手，即可得到更換。刀柄延長(zhǎng)的新穎之處便是側(cè)面徑向操動(dòng)的夾持螺栓的位置。在鏜孔、研磨和精銑的操作過(guò)程中，很大的扭矩可以確保刀具牢固的夾持。無(wú)需使用昂貴的特殊刀具或熱裝裝置，只需一個(gè)Tendo延長(zhǎng)件并根據(jù)不同需要，配備各種不同的標(biāo)準(zhǔn)刀具，即可完成所有加工。

　　所設(shè)計(jì)的通用型100mm長(zhǎng)的Tribos-SVL刀柄延長(zhǎng)件同樣可以適用于對(duì)干涉輪廓的加工。它可以與各種不同的卡盤(pán)相結(jié)合使用（圖7）。這種一體精密延長(zhǎng)件可以涵蓋3~20mm直徑的所有卡盤(pán)，其同圓度和更換重復(fù)精度可小于0.003mm。由于延長(zhǎng)件上沒(méi)有易損件，因此達(dá)到近似免維護(hù)的狀態(tài)，使用壽命長(zhǎng)。

圖7 所設(shè)計(jì)的100mm長(zhǎng)的通用型Tribos-SVL刀具延長(zhǎng)件可以與各種不同的卡盤(pán)結(jié)合使用

多個(gè)延長(zhǎng)件相互夾持

　　如果把多個(gè)延長(zhǎng)件層疊起來(lái)、組合使用，則可以實(shí)現(xiàn)不尋常的加工和結(jié)果。例如，延長(zhǎng)件配以Sino通用型卡盤(pán)，即可適用于對(duì)高強(qiáng)度鋁質(zhì)工件的粗加工。有經(jīng)驗(yàn)的用戶采用這種配備方式，可以實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)的夾持：它可以?shī)A持多個(gè)延長(zhǎng)件，但同時(shí)仍能使刀片達(dá)到優(yōu)異的同圓度。

　　體積更大一些但也更穩(wěn)定一些的是Tendo-LS型延長(zhǎng)件。與其他液力卡盤(pán)相比，Tendo液力膨脹卡盤(pán)在卡鼻上有一個(gè)25°的倒角。由此可以減少40%的干涉輪廓。此外，這種精密刀柄的L1尺寸為150mm或200mm。采用這種長(zhǎng)柄時(shí)，同圓度可以達(dá)到優(yōu)異的小于0.003mm范圍內(nèi)，夾持長(zhǎng)度為2.5×D。

針對(duì)小直徑的液壓膨脹卡盤(pán)

　　采用Schunk公司的Tendo E型液壓膨脹卡盤(pán)，與傳統(tǒng)的刀柄相比，雖然價(jià)格方面稍高，但是它可以逐步提升到精密液力膨脹技術(shù)的層面。它可以達(dá)到小于0.003mm的高精同圓度，夾持長(zhǎng)度達(dá)25×D，可適用于SK40和50、JIS-BT 40和50以及HSK-A 63等接口。SK 50和BT 50的卡盤(pán)直徑統(tǒng)一為32mm，而SK 40和BT 40以及HSK 63的卡盤(pán)直徑則統(tǒng)一為20mm。較小的刀柄直徑可以通過(guò)中間套筒進(jìn)行夾持。

　　在五軸加工設(shè)備的高性能切割方面，各個(gè)刀柄系統(tǒng)之間也存在著很大的差異。具備良好剛性和振動(dòng)阻尼特性的刀柄自然有明顯的優(yōu)勢(shì)。Sino-R通用型卡盤(pán)采用了一種高端彈性體作為壓力介質(zhì)。這種夾具系統(tǒng)具有良好的振動(dòng)阻尼性能，因此可以確保刀片的均勻進(jìn)給，達(dá)到更好的表面加工質(zhì)量。通過(guò)這種方式，經(jīng)常在昂貴刀片上出現(xiàn)的微型裂紋的現(xiàn)象可以得到有效遏制。在這里，從主軸直到設(shè)備工作臺(tái)的整套系統(tǒng)均可得到很好的保護(hù)。

框架式腔體結(jié)構(gòu)可以提高刀柄的阻力力矩

　　Tribos-R精密刀柄是基于一種框架式的腔體結(jié)構(gòu)。與實(shí)心構(gòu)造相比，這種框架式結(jié)構(gòu)在相同重量下具有明顯大的阻力力矩。在刀柄的基座上采用了澆鑄銅合金，從而使端面能夠很好地抵抗噴射廢屑的沖擊，此外，還可以起到極好的振動(dòng)阻尼作用。這種振動(dòng)阻尼效果要比熱過(guò)盈卡盤(pán)高約四倍。因此，加工過(guò)程極為安靜，工件表面質(zhì)量更好，刀具使用壽命也更長(zhǎng)。

　　與小于0.003mm同圓度和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)相結(jié)合，剛性很強(qiáng)的基座是實(shí)現(xiàn)高效切削的前提條件。在五軸加工場(chǎng)合中，精密刀柄可以實(shí)現(xiàn)安全和強(qiáng)力的刀具張緊。由此可以達(dá)到很好的進(jìn)給和很大的切削量，最終實(shí)現(xiàn)工件加工的成本優(yōu)勢(shì)。