五轴高速切削加工

自2018年并入SCHUNK公司之后，位于德国Cleerbronn市的Eberhardt有限两合公司重新制定了工/模具制造工艺流程。Eberhardt公司主要负责检查所购进的原材料质量，完成零部件的铣削、磨削和热处理以及工/模具的装配和反修等工作。生产经理MarcoJoch先生说：“工程师曾经是工/模具制造的核心人物，而现在，情况发生了变化。”

种类繁多的零部件

一名工程师专职负责检验工作，负责将检验合格的外购件交由铣削和磨削工序。而工/模具制造工程师只需关注自己的工作——“μm”级精加工。Joch先生介绍说：“新的工作流程使得工/模具工程师的效率翻了一番。”

据他介绍，“由于我们的外围工作进行得非常迅速，为了能够完成更多的铣削加工任务，因此也必须考虑加工所用机床的性能。Eberhardt公司使用的是HermleC42Udynamic五轴车铣复合加工中心，可以存储12个放满不同零件的托盘。尽管零件的几何形状差异很大，但Eberhardt公司还是成功地实现了夹具的标准化。

图 1： 在 SCHUNK公司的帮助下， Eberhardt 公司实现了包括五轴加工中心夹具在内的标准化。图示为加工过程 中使用的液压刀柄 TENDO Slim 4ax。

Joch先生说：“我们有标准化的五轴加工中心专用虎钳、小型机用虎钳和电磁吸盘。”当然，这些都是来自SCHUNK公司产品系列中的夹具。

协调一致的夹具模块

不论两家公司是否合并，两家公司都很快就意识到SCHUNK公司的模块化夹具有着巨大的节约时间的潜力。从带定位卡口的虎钳到VERO-S零点快换夹持系统，从五轴加工中心专用夹具再到MAGNOS电磁吸盘，整个夹具系统的设计都经过了深思熟虑，并且各个模块之间也都做到了相互协调。

“过去，工/模具工程师经常要考虑用什么的垫块？有合适的垫块吗？钳口要打开多少？现在，我们有了标准化的虎钳，工/模具工程师只需确定零件装夹的深度和所需使用的虎钳就可以了。”Joch先生在比较现在和以前的生产流程时说道。

单件生产时也能做到快速和高效

CAM系统已经为工/模具装配确定了所需的所有夹具，包括了不同的机用虎钳。这省去了机床操作者在夹具调整时所需的考虑时间和调整适配时间。同时也要求CAM程序员能够在编写的CAM程序中确保生产节拍。过去生产过程中的瓶颈问题现在转移到了程序员那里：必须确保生产过程的快捷、高效。

为了尽可能高地提高生产效率，每一台加工设备都有自己的程序员。“有人专门负责虎钳和电磁吸盘的准备工作。”Joch先生说道。机床设备的操作者也对生产流程的改进非常满意，因为这一改进减轻了机床设备操作者的工作量，在标准化之后也避免了出现系统性错误。

图 2：五轴加工中心回转工作台上的 VERO-S NSE plus 138 夹持模块。

据SCHUNK公司介绍：VERO夹持装置1,000多种夹具模块可以组合出多种多样的变型夹具，而且每一种组合都可以快捷地、精确地装夹工件，组成不同的加工机床所需的夹具或者工艺装备，非常适合于在“无人值守”的工作环境中使用。

例如，Eberhardt公司所用Hermle公司五轴加工中心的回转工作台就有一个四重夹持系统的VERO-SNSEplus138型夹持模块，包含气动的夹具夹紧状态监控装置。

除了生产过程的可靠性之外，夹具结构设计方案也是一个重点。这里包括了夹具的可及性、使用灵活性和循环利用效率。Eberhardt公司在经典的三轴加工中心中最常使用的KONTECKSC强力夹持虎钳就属于非常高效的、能够自动装夹毛坯和零件的全能型夹具。SCHUNK公司认为它集很高的夹紧力、使用操作方便、很短的准结时间和扁平的结构设计等优点于一身。

图 3：Stefan Giebel 先生正在操作 KONTEC KSK 车铣复合加工中心——用加长手柄和旋转 160°快速夹紧的专用虎钳能够在一秒钟内完成 零件装夹操作。

高定位精度

即便是在力矩相对较小的情况下，规格160型的五轴加工中心的基本型专用夹具也能产生高达50kN的夹紧力。无主轴间隙的预紧中心轴承以及特殊安装的滑块可确保±0.015mm的重复精度，密封的夹具传动机构以及集成在夹具中的吹屑装置确保了很高的工艺过程可靠性和很小的磨损量。Eberhardt公司五轴加工中心中使用的是KONTECKSX强力夹持虎钳。这种专用的虎钳能够确保很高的定位精度夹紧力可以在4kN和40kN之间调节，并有着很好的机械减震性能。

将弯曲应力最小化

不仅仅是KONTECKSC，KONTECKSX型强力夹持虎钳在夹紧工件时产生的拉应力都能减少夹具体承受的弯曲应力。较长的导向机构、配置巧妙的夹紧机构以及较高的夹具传动轴位置使KSX型夹具有着很好的刚性，能够稳定地夹紧工件——这也为零件侧面的加工提供了理想的前提条件。方形的MAGNOS电磁吸盘为设备操作者提供了很大的装夹工作空间。电磁吸盘可以调节的夹紧力等级共计16档。在钻削和铣削时，电磁吸盘保证了排屑，无需额外的夹具调整时间就可以在电磁吸盘上高精度地交替装夹不同的工件。装夹时，将工件放在吸盘的表面，接通电源就可以夹紧工件了。线圈中的永磁磁铁确保吸盘始终有一定的吸力，并能在数秒钟内夹紧。

这种平面夹具系统的特点是：防止切削加工过程中机械振动对工件装夹稳定性的影响。MAGNOS电磁吸盘上集成有吸盘工作状态监控显示屏，机床设备的操作者可以随时了解吸盘的工作状况。在给吸盘通电之后，可以将吸盘和吸盘上的工件一同转送到仓库中去。在这一转移过程中无需使用额外的辅助电源。

本文译自德国WerkstattundBetrieb杂志