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若想使五轴加工中心达到最佳的工作状态，就应该把设备的换装时间降到最低。采用高效的工装夹具，可以实现对工件的快速和高精度的换装，从而实现μm级的精密加工。
采用正确的工装夹具，五轴加工中心即可成为可为用户提供高精产品的主流高效生产设备。位于Lauffen的Schunk专业夹具技术公司拥有品种繁多的工装夹具产品和相应的技术解决方案，可以为生产设备实现高效生产提供良好的条件。
在加工同时进行换装作业
采用Unilock零点夹持系统（图1），可以在生产过程中，即在设备加工另一个工件的同时，进行换装作业。这样可以提高产量，降低成本，避免在换装过程中产生的人为错误。在设备上更换工件时，通过采用Unilock接口，即可在数秒钟之内对校准完毕的工件进行准确定位和夹持。由于夹持螺栓采用统一型号，因此工件可以飞速转换到另一种加工状态上。定位和固定通过一个短锥体进行。锥体可以确保工装可重复更换精度达到小于0.005mm，由此可以为五轴加工中心实现精密加工创造良好的条件。锁紧采用机械方式，通过弹簧组实现自闭锁状态。夹持力可以达到75000N。金属加工企业有很多应用实例可以证明，采用这种系统可以使换装时间最大降低90%。 （图片）
图1 Unilock NSL 400型四倍式夹持站被部分装入到设备的工作台上，其操作方式为气动 针对五轴加工的紧凑型工装夹具
针对五轴加工作业，工装夹具应该结实而紧凑，既要实现牢固夹持，又要为工件和主轴运行让出充足的空间。双面可操作的Kontec KSK紧凑型对中夹具便是一种专用的工装夹具（图2）。这种夹具拥有很大的夹持范围，既可作为毛坯件的夹具，也可被用作精密夹具，其对中精度可达到0.02mm。由于造型特殊，对中夹具成为五轴加工的理想夹具。采用短的刀具即可进行安全的加工作业。（图片）
图2 Kontec KSK型对中卡盘既可以被用作毛坯件卡盘，也可以被用作精密件卡盘。
其对中精度可达0.02mm 作为世界上首件对中夹具，Kontec KSK采用全封闭方式（图3），即使在恶劣的环境下，也可以发挥正常功能，并确保最大的生产安全性。采用全封闭方式，可以节省耗时耗力和昂贵的清洁工作。通过采用一种新型的滑块结构，夹具可以无需基体，便可以直接集成到更换托板上。这种措施在重量、整体高度和成本上均有好处。由于采用模块化的更换夹钳系统，因此可以对各种不同大小、不同外形的工件进行牢固的夹持。（图片）
图3 对中夹具完全封闭，确保加工流程安全可靠 特别是针对五轴加工作业，Kontec KSC对中夹具还拥有一种成熟的和面向未来的设计——实现了高支撑锷式结构（图4）。由此，采用标准的刀具即可很好地触伸到工件的各个加工面。通过强力夹钳装置，可以达到35kN的夹持力。力的杠杆原理可以可靠地防止夹钳在很大的夹持力的作用下猛然发生倒立现象。（图片）
图4 高的支撑锷块可以任意触及工件的所有五个加工面 Rota-S plus固定式手动卡盘为一种针对圆形工件的强力夹具（图5）。这种夹具操作简单、安全，拥有很高的夹持力和优良的精度，变换能力强，是适用于中小批量加工场合的理想夹具系统。由于采用换向和套装卡盘，用户可以任意从外部夹持转换到内部夹持，从而可以涵盖很大的夹持范围。夹钳快速更换系统可以把整体卡盘更换的时间缩短到1min。部件各个功能面均接受淬火和磨光处理，因此可以确保<0.02mm范围内的很高的更换重复精度。由此，车削成型的软质夹钳可以被反复使用。刚性极强的卡盘基体在极高的夹持力和径向载荷作用下，仍能够保持最大的精度。如同这两种Kontec夹具一样，Rota-S plus三爪卡盘也可以与零点夹持系统相结合使用。（图片）
图5 固定式三爪卡盘使用灵活，它可以替代底座而与Unilock零点夹持系统结合使用 细长型刀柄可以伸抵难触及的部位
尽管设计结构优良，但是有时还是无法避免工件上存在的难以伸及的地方。例如在模具制造中，深处凹穴的加工便是亟待解决的问题。在机器制造方面，部件上的细筋条必须接受铣削，或者难触及的部位必须接受精密轮廓或细微钻孔的加工。常见的刀柄干涉轮廓极大限制了五轴加工设备的加工能力。而细长型精密刀柄则可以到达靠后的最深部位。
内设冷却槽的刀柄延长件
一种从经济和技术角度均有说服力的技术方案便是Tendo-SVL细长型液力膨胀夹持延长装置，如图6所示。Schunk公司以这项技术创新，在刀柄延长技术上确立了一个新的尺度。长150mm或200mm的刀柄延长件完全无需其他辅助设施，它不受主轴接口的影响，几乎可以把每个精密刀柄转变成为针对狭小空间的灵活性大的一种专用工具。延长件具备很高的同圆度，小于0.003mm。其优越的振动阻尼和内置冷却剂输送通道可以确保加工到达极佳的效果并获得很长的刀具使用寿命。（图片）
图6 液力膨胀卡盘延长件是对狭小空间的一种解决途径，例如针对模具和成型制造 Tendo延长件经过精细的动平衡校准，在刀具上只需通过简单的六角扳手，即可得到更换。刀柄延长的新颖之处便是侧面径向操动的夹持螺栓的位置。在镗孔、研磨和精铣的操作过程中，很大的扭矩可以确保刀具牢固的夹持。无需使用昂贵的特殊刀具或热装装置，只需一个Tendo延长件并根据不同需要，配备各种不同的标准刀具，即可完成所有加工。
所设计的通用型100mm长的Tribos-SVL刀柄延长件同样可以适用于对干涉轮廓的加工。它可以与各种不同的卡盘相结合使用（图7）。这种一体精密延长件可以涵盖3~20mm直径的所有卡盘，其同圆度和更换重复精度可小于0.003mm。由于延长件上没有易损件，因此达到近似免维护的状态，使用寿命长。（图片）
图7 所设计的100mm长的通用型Tribos-SVL刀具延长件可以与各种不同的卡盘结合使用 多个延长件相互夹持
如果把多个延长件层叠起来、组合使用，则可以实现不寻常的加工和结果。例如，延长件配以Sino通用型卡盘，即可适用于对高强度铝质工件的粗加工。有经验的用户采用这种配备方式，可以实现超长的夹持：它可以夹持多个延长件，但同时仍能使刀片达到优异的同圆度。
体积更大一些、但也更稳定一些的是Tendo-LS型延长件。与其他液力卡盘相比，Tendo液力膨胀卡盘在卡鼻上有一个25°的倒角。由此可以减少40%的干涉轮廓。此外，这种精密刀柄的L1尺寸为150mm或200mm。采用这种长柄时，同圆度可以达到优异的小于0.003mm范围内，夹持长度为2.5×D。
针对小直径的液压膨胀卡盘
采用Schunk公司的Tendo E型液压膨胀卡盘，与传统的刀柄相比，虽然价格方面稍高，但是它可以逐步提升到精密液力膨胀技术的层面。它可以达到小于0.003mm的高精同圆度，夹持长度达25×D，可适用于SK40和50、JIS-BT 40和50以及HSK-A 63等接口。SK 50和BT 50的卡盘直径统一为32mm，而SK 40和BT 40以及HSK 63的卡盘直径则统一为20mm。较小的刀柄直径可以通过中间套筒进行夹持。
在五轴加工设备的高性能切割方面，各个刀柄系统之间也存在着很大的差异。具备良好刚性和振动阻尼特性的刀柄自然有明显的优势。Sino-R通用型卡盘采用了一种高端弹性体作为压力介质。这种夹具系统具有良好的振动阻尼性能，因此可以确保刀片的均匀进给，达到更好的表面加工质量。通过这种方式，经常在昂贵刀片上出现的微型裂纹的现象可以得到有效遏制。在这里，从主轴直到设备工作台的整套系统均可得到很好的保护。
框架式腔体结构可以提高刀柄的阻力力矩
Tribos-R精密刀柄是基于一种框架式的腔体结构。与实心构造相比，这种框架式结构在相同重量下具有明显大的阻力力矩。在刀柄的基座上采用了浇铸铜合金，从而使端面能够很好地抵抗喷射废屑的冲击，此外，还可以起到极好的振动阻尼作用。这种振动阻尼效果要比热过盈卡盘高约四倍。因此，加工过程极为安静，工件表面质量更好，刀具使用寿命也更长。
与小于0.003mm同圆度和旋转对称结构相结合，刚性很强的基座是实现高效切削的前提条件。在五轴加工场合中，精密刀柄可以实现安全和强力的刀具张紧。由此可以达到很好的进给和很大的切削量，最终实现工件加工的成本优势。
6/23/2011
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