【應用實例】用5軸加工中心同時加工多個工件!

 

《近畿工業株式會社(Kinki lndustrial Co.,Ltd.)》

以液壓缸零件為主的加工各種金屬零件的公司。公司所在地為日本大阪府東大阪市。
5軸加工中心以及最新CNC數控機床等，擁有種類齊全的機械設備和扎實的技術能力，為客戶提供高品質的加工品。同時，超過80家合作企業所建構的企業網絡可以根據客戶的要求進行最適合的材料選擇，加工，組裝，致力于建立綜合型的“提案型企業”

 

      應用處的詳細情況

-在哪里應用了形狀固定夾具及其用途是什么?

本公司用各種CNC數控機床加工以鋼鐵和不銹鋼為主的金屬部件。
形狀固定夾具的用于5軸加工中心，其用途在于對方鋼進行切削時的夾緊。此機用于液壓缸的鑄件加工，方鋼的切削(30方，50方，75方),板狀工件加工，圓柱形工件加工等多品種的部件加工。

 

某次，接到月產量500個的切削加工工件，由于每個工件的加工時間并不長，需要多次裝拆工序,效率并不高。我們核算過此項目的成本后，決定新制作能多個加工的夾具，使得24時間不需人工介入且完成加工就能解決效率問題。工作臺為300尺寸，適用于此有限空間內的就是形狀固定夾具。我們決定將機械的32個工作臺中的2個工作臺中裝載各4個形狀固定夾具,將其作為“多個加工用夾具”使用。

順便說，這臺5軸加工中心是作為進行無人加工的機械而在約2年前引進的。目的在于本來因為各式各樣的原因而導致薄利的產品，能通過利用這臺機械提高利益。我們也為達到目的而在日益改善摸索。

 

 

      使用效果

-使用了形狀固定夾具后，效果怎么樣？

使用了形狀固定夾具后5軸加工機內可以進行多個工件的同時加工，使得每個工作臺的加工時間變長了。于是，切削工件的加工也可以在晚間進行了。

同時，裝拆作業也變得輕松，減少了操作者的負擔。

交換夾具時，形狀固定夾具不需要連同本體一起交換而只需交換夾口即可，縮短了裝拆時間。而交換作業也只需旋擰1根螺栓，能達到重復定位精度為±0.02mm，符合我們的要求。此功能使得夾具交換的定中心作業變得簡單，縮短了裝拆的時間。

 

-5軸加工中同時加工多個工件是否很困難？

當時引進機械是被“5軸加工”這個詞語誤導了。我們曾認為在5軸加工機內以旋轉軸的中心為基準，必須以減少錯位和傾斜誤差的方式設置工件才行。也就是一直認為5軸聯動加工才是5軸加工機的唯一使用方法。此種慣性思維使得我們在同時加工多個工件時，即使加工中心有自動程序的修正，也導致每次都會發生中心偏差的原因。工件真的是需要用到5軸聯動加工才能完成加工嗎？考慮過各種方法后，注意到以單工序對工件進行5面加工的“多面加工”的方法適合本公司，將加工方法改成“5軸分度加工(3軸+2軸加工)”后，同時對多個工件進行加工就變得不是那么困難了。

 

這次同時加工以工作臺的原點，將形狀固定夾具呈放射狀，并以等距離置于原點周圍，從而簡化編程。

 

 

實際加工時，先確定工作臺的角度。這樣就能使得和立式加工中心的程序一樣，以平面為基準計算出工件的位置，進行“5軸分度加工”。

 

 

將原點到夾具中心的距離劃為等距離的方法，非常適合于以對心機構實現夾緊中心基準的形狀固定夾具。同時，加工中心本身就搭載了自動程序的修正功能，所以整體并不是很困難。

 

當然，最開始一次的設置時程序的修正并不成功很費勁，但只要明白修正的方法后，下次開始就能正常使用了。

 

      使用前的問題

-考慮使用形狀固定夾具時，為了解決的問題是什么？

不限于形狀固定夾具，5軸加工機的課題在于如何使其在晚間無人運行。
特別是將那些裝拆工序頻繁，利潤微薄的工件能夠“不知不覺完成加工”才是理想狀態。

 

-在使用形狀固定夾具前是怎樣的狀態？

使用了對心機構的虎鉗和專用的夾具。引進5軸加工機時，我們考慮過制作約10種必要的夾具，但在有加工中心自動程序修正的情況下，依舊沒有找到最適合用于加工工件的夾持方法。結果還是選擇用幾種夾具和虎鉗進行加工。

 

-以往方法的問題在于什么？

使用同時加工多個工件用的專用夾具時，進行更換時的定中心作業非常耗時。如前文所述，當時即使在工作臺上準確地安裝夾具，進行加工時精度必定會出現偏差。于是，我們嘗試使用中心定位，只夾持一個工件。但由于機械有32個工作臺，購買多個虎鉗費成本，裝拆工序也費時。在這層意義上，為了使此機進行無人運轉，必須要有裝拆時間短，能夠賺取加工時間的夾具。

 

      得知形狀固定夾具的契機

-是如何知道形狀固定夾具這款產品的？

和生意伙伴商量后，介紹給我們了該產品。

 

      要求形狀固定夾具能做到的功能

-選擇形狀固定夾具的理由是什么？

對于同時加工多個切削工件用的夾具，我們的要求在于尺寸小，有足夠夾緊力的產品。當時的想法是取用像是迷你型卡盤的產品，但由于沒有找到理想的尺寸，困擾到了我們。形狀固定夾具和迷你型卡盤不同，是通過筒夾式夾緊工件的，容易想象到其擁有足夠夾緊力。最小的型號是φ65尺寸的，符合我們的要求。

 

      形狀固定夾具的優點

-使用后，您如何評價該產品？

市面上販賣的卡盤以及5軸加工機用的虎鉗，夾具基本都是一體化的產品，使得夾緊方式受到限制。而形狀固定夾具可以將本體裝在機械上，通過交換夾口做到外夾和內撐兩種夾緊方式，使得能夠加工的工件范圍很廣。此種類型的產品，是IMAO獨有的。雖然還沒用于實際加工，我們準備用內撐的方式加工液壓缸鑄件的工件。

 

      給正在考慮使用形狀固定夾具的客戶一些建議

-請給正在考慮使用形狀固定夾具的客戶一些建議。

使用外形固定夾具時，根據工件的形狀和大小，有需要考慮夾緊高度的情況。加工高度較高的工件時，需要將夾持得較深。5軸加工基本上是單側夾緊。找到適合的夾緊高度，即可使得加工穩定也可以減少材料成本。

 

      以后的期待

-對IMAO以后有什么期待的嗎？

對于形狀固定夾具，希望通過可以在夾口中做些工夫，使得異形件的定位也能在夾口上簡單完成。同時最好能有更小一個的型號，這樣我們就可以將現在同時加工4個的工作臺變為同時加工6個。

對于夾具，我們希望通過組裝部件，能夠構建擁有各種各樣功能的夾具。