深孔钻的工件夹紧解决方案
时间:2012-01-10 阅读:3942
采用*电磁卡盘
从20世纪90年代中期引进*电磁卡盘作为工件的夹紧装置后,模具工业才能够进行大部分的加工。然而,深孔钻加工领域却一直难以进入。
*电磁卡盘使用一个简单的电脉冲来改变铝镍钴磁铁的导磁特性,该磁铁设置在电磁卡盘台面的两极之下。通过电脉冲使磁铁导磁,一直保持到另一个电脉冲将电磁卡盘关闭为止。这种特性可以保证电磁卡盘安全地工作。
工件采用磁性卡盘夹紧,有利于刀具接近工件5个以下的加工面,这对水平加工或深孔钻加工具有很大的*性。当一个零件调试装卡后,就可以在机床的工作台上分度旋转,刀具则可以接近零件的全部4个侧面。夹具不会对工件的加工造成任何干扰。当需要加工余角时,可以很容易地在正弦板上安装一个电磁卡盘,而不再需要增加其他夹具。深孔钻加工是模具生产中*的一种加工工艺。有时,孔径往往需要通过不同的余角,在多个加工面上进行钻削加工。到目前为止,在这类工件上钻孔,被加工的多面体钢块需要4次调试装卡。这个调试装卡的过程浪费了大量的时间。此外,许多大型工件和形状复杂的工件很难调试装卡,特别是当这些工件悬挂在机床工作台上时。
采用*电磁卡盘
从20世纪90年代中期引进*电磁卡盘作为工件的夹紧装置后,模具工业才能够进行大部分的加工。然而,深孔钻加工领域却一直难以进入。
*电磁卡盘使用一个简单的电脉冲来改变铝镍钴磁铁的导磁特性,该磁铁设置在电磁卡盘台面的两极之下。通过电脉冲使磁铁导磁,一直保持到另一个电脉冲将电磁卡盘关闭为止。这种特性可以保证电磁卡盘安全地工作。
工件采用磁性卡盘夹紧,有利于刀具接近工件5个以下的加工面,这对水平加工或深孔钻加工具有很大的*性。当一个零件调试装卡后,就可以在机床的工作台上分度旋转,刀具则可以接近零件的全部4个侧面。夹具不会对工件的加工造成任何干扰。当需要加工余角时,可以很容易地在正弦板上安装一个电磁卡盘,而不再需要增加其他夹具。
*电磁卡盘使用电脉冲就可以将其“打开”。因此,该电磁卡盘可在不连接电源的情况下,使其保持“打开”的状态。如果再施加一个瞬时电脉冲,就可以将电磁卡盘“关闭”
Hasco Mold公司是一家世界性的模具及元件供货商。2007年初,为了提高生产效率和竞争能力,车间的工长 Thomas Fortner考虑采用一种24in×24in(1in=25.4mm,下同)的*电磁卡盘和一种CAT 40型液压刀具夹紧装置,于是Hasco公司将*电磁卡盘工件夹紧装置推广应用到它的深孔钻加工工艺之中(图1)。图1 深孔钻、磁性卡盘和固定在磁性卡盘上的零件
这种组合式工件夹紧装置对深孔钻加工十分理想,因为液压刀具夹座可以均衡和地夹紧刀具的刀柄。磁性卡盘能够均衡地夹紧工件,而且刀具也易于接近工件的5个加工面,同时减少了工件的调试装卡次数。检查所选用的*电磁卡盘
Fortner对关于在磁性卡盘上的深孔钻加工提出了4个问题:(1)磁性卡盘的夹紧力是否能够固定零件,使其不会从磁性卡盘上被推开?(2)对切屑从深孔内的排出是否会产生什么问题?(3)磁性卡盘的磁场是否会对刀具产生向下的拉力或引起刀具漂移?(4)是否会引起刀具过早的磨损或断裂?
1.夹紧力
铣削加工的*电磁卡盘在没有任何空气间隙的情况下,具有200lb/in2(1lb=0.454kg,1in2=6.45×10-4m2,下同)以上的夹紧力。磁铁的厚度越厚,磁性卡盘在空气间隙上的夹紧性能就越好。较薄的磁性卡盘只适用于平面钢材的磨削加工。因此,在4in2的磁极上可以产生800lb以上的夹紧力。然而,为了让磁性卡盘能够真正夹紧零件,必须配置数量相同的南北极性。磁性卡盘只有在磁极数量平衡的情况下,才能对工件产生zui大的夹紧力。
深孔钻加工将会产生与磁场平行的作用力。在与磁场垂直的方向上,如果磁性卡盘的夹紧能力为100%,那么在与磁场平行的方向上,其夹紧能力只有约20%。在深孔钻加工过程中,不但有钻头产生的作用力,而且还有钻套所产生的附加力。因此,在磁性接触面为1ft2和夹紧力约为28000lb的零件上,只需要约6000lb的推力就可以使这个零件移动。
这点引起了Hasco公司的关注,因为其液压驱动的钻套,在刀具压力的共同作用下,可以对零件产生600lb以上的推动压力。经过一年多的试用,这个推力没有使任何零件产生移动的现象。
2.刀具没有发生漂移或偏转现象
在磁场平衡的情况下,磁通量的偏离和过量的切屑粘连不会影响机加工工艺。在2in2的磁极上,磁性卡盘表面上的磁场高度约为0.500in。Hasco公司一直在磁性卡盘表面0.125in的范围内进行深孔钻加工,没有发生过刀具漂移偏转或孔内的切屑粘连现象,也从来没有发生过刀具断裂的故障。
3.刀具的磨损较少
除了刀具可以自由地接近工件的各个加工面之外,磁性卡盘可对工件的整个底面产生均衡的夹紧力。普通的夹具只能产生单点接触力,使工件的中心受到振动和偏转的影响,而磁性卡盘夹紧装置可以安全地夹紧工件,减少工件的振动,从而减少刀具的磨损。
图2 需要深孔钻加工的小型零件在磁性卡盘上调试装卡,在24in×24in Magnos标准密度的磁性卡盘上,无需再安装外部夹具,因此不会发生加工中断的现象
4.减少夹具的调式装卡和更换次数从普通的夹具换成磁性卡盘,使工件的调试装卡时间减少了70%,装卡次数从4次减少到2次。采用磁性卡盘以后,首先将零件在工作台上定位,然后导通磁性卡盘的磁性。根据零件的大小和孔径的位置确定是否需要延伸磁极,为主轴提供适当的间隙。如果零件可以从全部4个侧面接近,那么操作员只需对零件做一次调试装卡,中间无需中断加工工艺和卸除夹具(图2)。如果车间选用需要从顶部频繁接近工件的刀具,那么使用较高密度、较高功率的磁性卡盘。这类磁性卡盘的厚度要比正常的*电磁卡盘更大,因为他们使用的是较厚的铝镍钴磁铁。
Fortner表示,改用液压刀具夹座以后,他们的刀具更换时间减少了80%。Hasco公司通过主轴运行的夹紧力大约为1800psi。
发挥机床的潜力
磁性卡盘的使用使Hasco公司能够将深孔钻床作为4轴卧式铣床使用。“除了用于深孔钻加工以外,在采用磁性卡盘以后,他们还充分地利用了该机床的铣削、钻削和攻丝等加工能力。”Fortner说。
今天的模具制造商需要尽可能利用一切优势,充分发挥现有机床的潜力。有时候,购置新机床往往不是的答案,减少工件夹紧时间和刀具的调试装卡次数就足以体现出他们的优势,从而节约50%~70%的加工时间。