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深孔鉆的工件夾緊解決方案
閱讀：3981 發(fā)布時(shí)間：2012-1-10
深孔鉆加工是模具生產(chǎn)中*的一種加工工藝。有時(shí)，孔徑往往需要通過不同的余角，在多個(gè)加工面上進(jìn)行鉆削加工。到目前為止，在這類工件上鉆孔，被加工的多面體鋼塊需要4次調(diào)試裝卡。這個(gè)調(diào)試裝卡的過程浪費(fèi)了大量的時(shí)間。此外，許多大型工件和形狀復(fù)雜的工件很難調(diào)試裝卡，特別是當(dāng)這些工件懸掛在機(jī)床工作臺(tái)上時(shí)。
采用*電磁卡盤
從20世紀(jì)90年代中期引進(jìn)*電磁卡盤作為工件的夾緊裝置后，模具工業(yè)才能夠進(jìn)行大部分的加工。然而，深孔鉆加工領(lǐng)域卻一直難以進(jìn)入。
*電磁卡盤使用一個(gè)簡單的電脈沖來改變鋁鎳鈷磁鐵的導(dǎo)磁特性，該磁鐵設(shè)置在電磁卡盤臺(tái)面的兩極之下。通過電脈沖使磁鐵導(dǎo)磁，一直保持到另一個(gè)電脈沖將電磁卡盤關(guān)閉為止。這種特性可以保證電磁卡盤安全地工作。
工件采用磁性卡盤夾緊，有利于刀具接近工件5個(gè)以下的加工面，這對(duì)水平加工或深孔鉆加工具有很大的*性。當(dāng)一個(gè)零件調(diào)試裝卡后，就可以在機(jī)床的工作臺(tái)上分度旋轉(zhuǎn)，刀具則可以接近零件的全部4個(gè)側(cè)面。夾具不會(huì)對(duì)工件的加工造成任何干擾。當(dāng)需要加工余角時(shí)，可以很容易地在正弦板上安裝一個(gè)電磁卡盤，而不再需要增加其他夾具。深孔鉆加工是模具生產(chǎn)中*的一種加工工藝。有時(shí)，孔徑往往需要通過不同的余角，在多個(gè)加工面上進(jìn)行鉆削加工。到目前為止，在這類工件上鉆孔，被加工的多面體鋼塊需要4次調(diào)試裝卡。這個(gè)調(diào)試裝卡的過程浪費(fèi)了大量的時(shí)間。此外，許多大型工件和形狀復(fù)雜的工件很難調(diào)試裝卡，特別是當(dāng)這些工件懸掛在機(jī)床工作臺(tái)上時(shí)。
采用*電磁卡盤
從20世紀(jì)90年代中期引進(jìn)*電磁卡盤作為工件的夾緊裝置后，模具工業(yè)才能夠進(jìn)行大部分的加工。然而，深孔鉆加工領(lǐng)域卻一直難以進(jìn)入。
*電磁卡盤使用一個(gè)簡單的電脈沖來改變鋁鎳鈷磁鐵的導(dǎo)磁特性，該磁鐵設(shè)置在電磁卡盤臺(tái)面的兩極之下。通過電脈沖使磁鐵導(dǎo)磁，一直保持到另一個(gè)電脈沖將電磁卡盤關(guān)閉為止。這種特性可以保證電磁卡盤安全地工作。
工件采用磁性卡盤夾緊，有利于刀具接近工件5個(gè)以下的加工面，這對(duì)水平加工或深孔鉆加工具有很大的*性。當(dāng)一個(gè)零件調(diào)試裝卡后，就可以在機(jī)床的工作臺(tái)上分度旋轉(zhuǎn)，刀具則可以接近零件的全部4個(gè)側(cè)面。夾具不會(huì)對(duì)工件的加工造成任何干擾。當(dāng)需要加工余角時(shí)，可以很容易地在正弦板上安裝一個(gè)電磁卡盤，而不再需要增加其他夾具。
檢查所選用的*電磁卡盤
Fortner對(duì)關(guān)于在磁性卡盤上的深孔鉆加工提出了4個(gè)問題：（1）磁性卡盤的夾緊力是否能夠固定零件，使其不會(huì)從磁性卡盤上被推開？（2）對(duì)切屑從深孔內(nèi)的排出是否會(huì)產(chǎn)生什么問題？（3）磁性卡盤的磁場是否會(huì)對(duì)刀具產(chǎn)生向下的拉力或引起刀具漂移？（4）是否會(huì)引起刀具過早的磨損或斷裂？
1.夾緊力
銑削加工的*電磁卡盤在沒有任何空氣間隙的情況下，具有200lb/in2（1lb=0.454kg，1in2=6.45×10-4m2，下同）以上的夾緊力。磁鐵的厚度越厚，磁性卡盤在空氣間隙上的夾緊性能就越好。較薄的磁性卡盤只適用于平面鋼材的磨削加工。因此，在4in2的磁極上可以產(chǎn)生800lb以上的夾緊力。然而，為了讓磁性卡盤能夠真正夾緊零件，必須配置數(shù)量相同的南北極性。磁性卡盤只有在磁極數(shù)量平衡的情況下，才能對(duì)工件產(chǎn)生zui大的夾緊力。
深孔鉆加工將會(huì)產(chǎn)生與磁場平行的作用力。在與磁場垂直的方向上，如果磁性卡盤的夾緊能力為100%，那么在與磁場平行的方向上，其夾緊能力只有約20%。在深孔鉆加工過程中，不但有鉆頭產(chǎn)生的作用力，而且還有鉆套所產(chǎn)生的附加力。因此，在磁性接觸面為1ft2和夾緊力約為28000lb的零件上，只需要約6000lb的推力就可以使這個(gè)零件移動(dòng)。
這點(diǎn)引起了Hasco公司的關(guān)注，因?yàn)槠湟簤候?qū)動(dòng)的鉆套，在刀具壓力的共同作用下，可以對(duì)零件產(chǎn)生600lb以上的推動(dòng)壓力。經(jīng)過一年多的試用，這個(gè)推力沒有使任何零件產(chǎn)生移動(dòng)的現(xiàn)象。
2.刀具沒有發(fā)生漂移或偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象
在磁場平衡的情況下，磁通量的偏離和過量的切屑粘連不會(huì)影響機(jī)加工工藝。在2in2的磁極上，磁性卡盤表面上的磁場高度約為0.500in。Hasco公司一直在磁性卡盤表面0.125in的范圍內(nèi)進(jìn)行深孔鉆加工，沒有發(fā)生過刀具漂移偏轉(zhuǎn)或孔內(nèi)的切屑粘連現(xiàn)象，也從來沒有發(fā)生過刀具斷裂的故障。
3.刀具的磨損較少
除了刀具可以自由地接近工件的各個(gè)加工面之外，磁性卡盤可對(duì)工件的整個(gè)底面產(chǎn)生均衡的夾緊力。普通的夾具只能產(chǎn)生單點(diǎn)接觸力，使工件的中心受到振動(dòng)和偏轉(zhuǎn)的影響，而磁性卡盤夾緊裝置可以安全地夾緊工件，減少工件的振動(dòng)，從而減少刀具的磨損。
從普通的夾具換成磁性卡盤，使工件的調(diào)試裝卡時(shí)間減少了70%，裝卡次數(shù)從4次減少到2次。采用磁性卡盤以后，首先將零件在工作臺(tái)上定位，然后導(dǎo)通磁性卡盤的磁性。根據(jù)零件的大小和孔徑的位置確定是否需要延伸磁極，為主軸提供適當(dāng)?shù)拈g隙。如果零件可以從全部4個(gè)側(cè)面接近，那么操作員只需對(duì)零件做一次調(diào)試裝卡，中間無需中斷加工工藝和卸除夾具（圖2）。如果車間選用需要從頂部頻繁接近工件的刀具，那么使用較高密度、較高功率的磁性卡盤。這類磁性卡盤的厚度要比正常的*電磁卡盤更大，因?yàn)樗麄兪褂玫氖禽^厚的鋁鎳鈷磁鐵。
Fortner表示，改用液壓刀具夾座以后，他們的刀具更換時(shí)間減少了80%。Hasco公司通過主軸運(yùn)行的夾緊力大約為1800psi。
發(fā)揮機(jī)床的潛力
磁性卡盤的使用使Hasco公司能夠?qū)⑸羁足@床作為4軸臥式銑床使用。“除了用于深孔鉆加工以外，在采用磁性卡盤以后，他們還充分地利用了該機(jī)床的銑削、鉆削和攻絲等加工能力。”Fortner說。
今天的模具制造商需要盡可能利用一切優(yōu)勢，充分發(fā)揮現(xiàn)有機(jī)床的潛力。有時(shí)候，購置新機(jī)床往往不是的答案，減少工件夾緊時(shí)間和刀具的調(diào)試裝卡次數(shù)就足以體現(xiàn)出他們的優(yōu)勢，從而節(jié)約50%~70%的加工時(shí)間。
采用*電磁卡盤
從20世紀(jì)90年代中期引進(jìn)*電磁卡盤作為工件的夾緊裝置后，模具工業(yè)才能夠進(jìn)行大部分的加工。然而，深孔鉆加工領(lǐng)域卻一直難以進(jìn)入。
*電磁卡盤使用一個(gè)簡單的電脈沖來改變鋁鎳鈷磁鐵的導(dǎo)磁特性，該磁鐵設(shè)置在電磁卡盤臺(tái)面的兩極之下。通過電脈沖使磁鐵導(dǎo)磁，一直保持到另一個(gè)電脈沖將電磁卡盤關(guān)閉為止。這種特性可以保證電磁卡盤安全地工作。
工件采用磁性卡盤夾緊，有利于刀具接近工件5個(gè)以下的加工面，這對(duì)水平加工或深孔鉆加工具有很大的*性。當(dāng)一個(gè)零件調(diào)試裝卡后，就可以在機(jī)床的工作臺(tái)上分度旋轉(zhuǎn)，刀具則可以接近零件的全部4個(gè)側(cè)面。夾具不會(huì)對(duì)工件的加工造成任何干擾。當(dāng)需要加工余角時(shí)，可以很容易地在正弦板上安裝一個(gè)電磁卡盤，而不再需要增加其他夾具。深孔鉆加工是模具生產(chǎn)中*的一種加工工藝。有時(shí)，孔徑往往需要通過不同的余角，在多個(gè)加工面上進(jìn)行鉆削加工。到目前為止，在這類工件上鉆孔，被加工的多面體鋼塊需要4次調(diào)試裝卡。這個(gè)調(diào)試裝卡的過程浪費(fèi)了大量的時(shí)間。此外，許多大型工件和形狀復(fù)雜的工件很難調(diào)試裝卡，特別是當(dāng)這些工件懸掛在機(jī)床工作臺(tái)上時(shí)。
采用*電磁卡盤
從20世紀(jì)90年代中期引進(jìn)*電磁卡盤作為工件的夾緊裝置后，模具工業(yè)才能夠進(jìn)行大部分的加工。然而，深孔鉆加工領(lǐng)域卻一直難以進(jìn)入。
*電磁卡盤使用一個(gè)簡單的電脈沖來改變鋁鎳鈷磁鐵的導(dǎo)磁特性，該磁鐵設(shè)置在電磁卡盤臺(tái)面的兩極之下。通過電脈沖使磁鐵導(dǎo)磁，一直保持到另一個(gè)電脈沖將電磁卡盤關(guān)閉為止。這種特性可以保證電磁卡盤安全地工作。
工件采用磁性卡盤夾緊，有利于刀具接近工件5個(gè)以下的加工面，這對(duì)水平加工或深孔鉆加工具有很大的*性。當(dāng)一個(gè)零件調(diào)試裝卡后，就可以在機(jī)床的工作臺(tái)上分度旋轉(zhuǎn)，刀具則可以接近零件的全部4個(gè)側(cè)面。夾具不會(huì)對(duì)工件的加工造成任何干擾。當(dāng)需要加工余角時(shí)，可以很容易地在正弦板上安裝一個(gè)電磁卡盤，而不再需要增加其他夾具。
*電磁卡盤使用電脈沖就可以將其“打開”。因此，該電磁卡盤可在不連接電源的情況下，使其保持“打開”的狀態(tài)。如果再施加一個(gè)瞬時(shí)電脈沖，就可以將電磁卡盤“關(guān)閉”
Hasco Mold公司是一家世界性的模具及元件供貨商。2007年初，為了提高生產(chǎn)效率和競爭能力，車間的工長 Thomas Fortner考慮采用一種24in×24in（1in=25.4mm，下同）的*電磁卡盤和一種CAT 40型液壓刀具夾緊裝置，于是Hasco公司將*電磁卡盤工件夾緊裝置推廣應(yīng)用到它的深孔鉆加工工藝之中（圖1）。圖1 深孔鉆、磁性卡盤和固定在磁性卡盤上的零件
這種組合式工件夾緊裝置對(duì)深孔鉆加工十分理想，因?yàn)橐簤旱毒邐A座可以均衡和地夾緊刀具的刀柄。磁性卡盤能夠均衡地夾緊工件，而且刀具也易于接近工件的5個(gè)加工面，同時(shí)減少了工件的調(diào)試裝卡次數(shù)。檢查所選用的*電磁卡盤
Fortner對(duì)關(guān)于在磁性卡盤上的深孔鉆加工提出了4個(gè)問題：（1）磁性卡盤的夾緊力是否能夠固定零件，使其不會(huì)從磁性卡盤上被推開？（2）對(duì)切屑從深孔內(nèi)的排出是否會(huì)產(chǎn)生什么問題？（3）磁性卡盤的磁場是否會(huì)對(duì)刀具產(chǎn)生向下的拉力或引起刀具漂移？（4）是否會(huì)引起刀具過早的磨損或斷裂？
1.夾緊力
銑削加工的*電磁卡盤在沒有任何空氣間隙的情況下，具有200lb/in2（1lb=0.454kg，1in2=6.45×10-4m2，下同）以上的夾緊力。磁鐵的厚度越厚，磁性卡盤在空氣間隙上的夾緊性能就越好。較薄的磁性卡盤只適用于平面鋼材的磨削加工。因此，在4in2的磁極上可以產(chǎn)生800lb以上的夾緊力。然而，為了讓磁性卡盤能夠真正夾緊零件，必須配置數(shù)量相同的南北極性。磁性卡盤只有在磁極數(shù)量平衡的情況下，才能對(duì)工件產(chǎn)生zui大的夾緊力。
深孔鉆加工將會(huì)產(chǎn)生與磁場平行的作用力。在與磁場垂直的方向上，如果磁性卡盤的夾緊能力為100%，那么在與磁場平行的方向上，其夾緊能力只有約20%。在深孔鉆加工過程中，不但有鉆頭產(chǎn)生的作用力，而且還有鉆套所產(chǎn)生的附加力。因此，在磁性接觸面為1ft2和夾緊力約為28000lb的零件上，只需要約6000lb的推力就可以使這個(gè)零件移動(dòng)。
這點(diǎn)引起了Hasco公司的關(guān)注，因?yàn)槠湟簤候?qū)動(dòng)的鉆套，在刀具壓力的共同作用下，可以對(duì)零件產(chǎn)生600lb以上的推動(dòng)壓力。經(jīng)過一年多的試用，這個(gè)推力沒有使任何零件產(chǎn)生移動(dòng)的現(xiàn)象。
2.刀具沒有發(fā)生漂移或偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象
在磁場平衡的情況下，磁通量的偏離和過量的切屑粘連不會(huì)影響機(jī)加工工藝。在2in2的磁極上，磁性卡盤表面上的磁場高度約為0.500in。Hasco公司一直在磁性卡盤表面0.125in的范圍內(nèi)進(jìn)行深孔鉆加工，沒有發(fā)生過刀具漂移偏轉(zhuǎn)或孔內(nèi)的切屑粘連現(xiàn)象，也從來沒有發(fā)生過刀具斷裂的故障。
3.刀具的磨損較少
除了刀具可以自由地接近工件的各個(gè)加工面之外，磁性卡盤可對(duì)工件的整個(gè)底面產(chǎn)生均衡的夾緊力。普通的夾具只能產(chǎn)生單點(diǎn)接觸力，使工件的中心受到振動(dòng)和偏轉(zhuǎn)的影響，而磁性卡盤夾緊裝置可以安全地夾緊工件，減少工件的振動(dòng)，從而減少刀具的磨損。
圖2 需要深孔鉆加工的小型零件在磁性卡盤上調(diào)試裝卡，在24in×24in Magnos標(biāo)準(zhǔn)密度的磁性卡盤上，無需再安裝外部夾具，因此不會(huì)發(fā)生加工中斷的現(xiàn)象
4.減少夾具的調(diào)式裝卡和更換次數(shù)從普通的夾具換成磁性卡盤，使工件的調(diào)試裝卡時(shí)間減少了70%，裝卡次數(shù)從4次減少到2次。采用磁性卡盤以后，首先將零件在工作臺(tái)上定位，然后導(dǎo)通磁性卡盤的磁性。根據(jù)零件的大小和孔徑的位置確定是否需要延伸磁極，為主軸提供適當(dāng)?shù)拈g隙。如果零件可以從全部4個(gè)側(cè)面接近，那么操作員只需對(duì)零件做一次調(diào)試裝卡，中間無需中斷加工工藝和卸除夾具（圖2）。如果車間選用需要從頂部頻繁接近工件的刀具，那么使用較高密度、較高功率的磁性卡盤。這類磁性卡盤的厚度要比正常的*電磁卡盤更大，因?yàn)樗麄兪褂玫氖禽^厚的鋁鎳鈷磁鐵。
Fortner表示，改用液壓刀具夾座以后，他們的刀具更換時(shí)間減少了80%。Hasco公司通過主軸運(yùn)行的夾緊力大約為1800psi。
發(fā)揮機(jī)床的潛力
磁性卡盤的使用使Hasco公司能夠?qū)⑸羁足@床作為4軸臥式銑床使用。“除了用于深孔鉆加工以外，在采用磁性卡盤以后，他們還充分地利用了該機(jī)床的銑削、鉆削和攻絲等加工能力。”Fortner說。
今天的模具制造商需要盡可能利用一切優(yōu)勢，充分發(fā)揮現(xiàn)有機(jī)床的潛力。有時(shí)候，購置新機(jī)床往往不是的答案，減少工件夾緊時(shí)間和刀具的調(diào)試裝卡次數(shù)就足以體現(xiàn)出他們的優(yōu)勢，從而節(jié)約50%~70%的加工時(shí)間。