特殊材料和超大尺寸零件需要格外注意
大型零件的工件夹持可能让人想起 1975 年电影《大白鲨》中的经典台词：“你需要一艘更大的船。”
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这是因为在为航空航天和国防、农业、能源、海洋、铁路等行业加工卡车变速箱外壳、风力涡轮机叶片、火箭机身等工件时，一切都需要超大尺寸
“我们这些来自 Vektek 的人出于各种原因前往制造地点已经注意到，与以前相比，大型零件更常在 CNC 机床上加工，”Power workholding 的 Lowell Martin 说专家，Vektek LLC，堪萨斯州恩波里亚。“需要更大的机床，这需要更大的空间、更厚的混凝土（地板）用于机器，以及用于零件装载设备（例如龙门架和负载辅助设备）的更高天花板。”
一旦基础设施Martin 描述的 ture 已经到位，制造商必须处理可能不太理想的粗糙零件。
Bluco Corp. 客户访问其验证中心，在那里他们可以带来他们的零件并在建议的夹具中现场加工.在这里，一名 Bluco 机械师在 2,000 磅（907.18 千克）阀板上测试新超大型系统的夹具。 （由 Bluco 提供）“大型工件夹具存在一些固有问题，”位于伊利诺伊州惠灵市的 SMW Autoblok Corp. 商业部门总裁拉里·罗宾斯 (Larry Robbins) 说。 “首先，基础产品一开始不是很圆，因为它是铸造或锻造的。”
罗宾斯说，直径超过 30-40 英寸（762-1,016 毫米）的零件很少是圆的由实心毛坯加工而成。铸件和锻件已成为常态，质量并不总是最好的，因此工件夹具必须适应这一点。
“火车轮子来了，看起来就像穴居人用手敲打它们，”他谈到他见过的一些工件时说。
不仅零件又大又重。工件夹持也是如此。
SMW 制造了一个直径为 1,450 毫米的轮系卡盘。该公司 1,000 毫米卡盘上的主爪重 45 磅（20.4 千克）。 Hainbuch 的 12 英寸（304.8 毫米）三爪夹头重 146 磅（66 千克），这是许多商店中常见的尺寸，无论制造商如何。
“所以，你有让健美运动员站在你的夹头前面，”罗宾斯说。
除非年轻的阿诺施瓦辛格在车间工作，“大型工件通常需要用起重辅助装置或起重机搬运，”加拿大安大略省基奇纳市 J. Winkel & Associates Inc. 的认证制造技术销售工程师 Dean Winkel 说。该公司代表 Hainbuch America 和其他公司工件制造商。 “由于工件的尺寸和重量，准确地装载、卸载和定位工件可能很困难。”
SMW Autoblok 为大型工件提供工件夹持，包括 2,500 毫米超大 IR-C 卡盘，显示在带有“小”的平衡器上兄弟，'800-mm IN-C。 （由 SMW Autoblok 提供）Winkel 说，由于较大的零件还需要相应较大的工件夹持系统来适应加工它们所需的重量、惯性和切削力，因此改变工件夹持也非常复杂且耗时。
密苏里州圣路易斯市 Carr Lane Manufacturing Co. 的首席运营官 Colin Frost 说，Winkel 描述的正确夹紧大型工件的额外努力和时间经常被忽视。
“随着大型零件和许多夹具，夹紧它们的时间很短ng，”弗罗斯特说。 “由于需要遵循特定的夹紧顺序或协议以防止零件变形，这可能会加剧这种情况。”
伊利诺伊州内珀维尔 Bluco 公司的高级工程师 Garrett Gordon 说，“尺寸和重量大型零件和工件夹具的数量确实会影响构建夹具所需的总时间。因此，重要的是要在流程中找到可以节省时间而不牺牲质量的地方。无论是在地板上访问 CAD 模型进行构建，还是使用可以更快地固定在一起的系统，您在夹具上节省的每一分钟都是机器运行时间的另一分钟。”
Making Do or Making自己动手
工件夹持中的一个长期选择一直是在飞行中夹具还是投资于为这种情况设计的解决方案。决定时需要考虑很多因素。
CentroteX 是 Hainbuch America 自动换线的一部分。该线的所有组件都有一个通用接口。（由 Hainbuch America 提供）没有完整的现成解决方案，车间在夹紧大型零件时面临的常见困难是尝试构建自制夹具或使用不完全兼容的组件制造夹具时效率和准确性的损失， Gordon 说。如果车间使用尺寸不适合工作的部件，并且夹具设计不适合他们正在加工的东西，它将无法利用其机床应该做的事情。精度Gordon 说，只是不会在那里。
Winkel 说，车间倾向于多功能性而不是拥有理想的工件夹具，因为转换需要时间和精力，以及特定零件工件夹具的成本。后果往往减轻降低刚度和支撑。
“然后使用较慢的加工参数来补偿降低的刚度，”Winkel 说。
降低加工参数是一种解决方法，但它可能会导致不良影响，特别是在航空航天中使用的一些更奇特的材料中。 SMW Autoblok 的罗宾斯说：“如果你放慢加工速度，就会带来加工硬化。” “高镍、高镉含量很容易加工硬化。如果您正确地夹持零件，使用正确的切削工具并使用正确的冷却液，就不会有这个问题。”
当现成的工件夹具无法完成工作时，定制工件夹具是一项额外的费用，必须以多种方式计入预算。
“由于‘机会成本’，定制的工作夹具非常昂贵，”Carr Lane 的 Frost 说。 “如果您不制造特殊产品，您还能在加工中心制造什么工作控股？还有时间和材料的实际成本。”
技术不断发展
根据 Bluco 的 Gordon 的说法，当人们想到制造技术时，他们会想到探测、自动化、新软件“以及这种事情。”然而，最重要的技术制造商可以在操作员打开机器之前将其添加到他们的流程中，他说。
不久前，这家模块化夹具公司发现了一个明显的问题，需要解决得到解决，戈登说。 “事实上，专门为最大零件制造的完整模块化工具解决方案并不存在，”他说。
Lang Technovation 的 Makro-Grip 系列合模技术允许高达 20 吨的液压在工件上冲压压痕45 HRC 以匹配夹爪的夹持锯齿。 （由 Lang Technovation 提供）为弥补这一缺陷，该公司设计并制造了全系列的模块化工具，专门用于超大型零件。该夹具设计用于在 20 英尺（6.10 米）或更大的底板上固定重达数吨的零件。新生产线预计将于 2021 年第三季度投入商用。
举例说明这些新型超大型模块化组件的规模，Bluco 的标准尺寸控制台块重 12 磅（5.44公斤）。同样的零件，当尺寸适合超大线时，重量超过 100 磅（45.36 千克）。
“这是一个与地面固定在一起的系统，以确保您每次都是方形的”戈登说。 “通过使用尺寸合适的精密模块化系统，您可以避免许多以前需要耗时的解决方法的问题。”
除了超级新的工件夹具r 尺寸的制造商最近开始提供智能灯具。 Vektek 的 Martin 说：“通常，这些类型的应用程序需要来自 PLC 的输出信号来创建运动，然后是确认输入信号表明它发生了。” “这对较大的零件和难加工的材料很有用，因为这两种材料通常都是用昂贵的铸件加工而成，而废料是不可接受的。”
在工件夹紧应用中使用的 Vektek 摆动夹具产品通常将确认反馈信号转换为使其可用作 PLC 的输入。最初，调节到低压和低流量的压缩空气被发送到公共确认回路中的单个或多个执行器。该公司的空气传感控制套件有一个数字压力开关，可以根据预期的压差进行调整以改变状态。来自开关的信号是 PLC 可以理解的实用程序。
Vektek 在 fiv 中开发了摆动夹具e 尺寸和多种车身样式，承受力高达 7,500 lb (33-kN)，带或不带位置反馈选项。 Martin 说，这些是目录标准产品，可在需要时随时投入使用。
该公司最近通过新发布的大容量产品线改进了其流体推进工作支持系列。这些目前有四种尺寸可供选择：1,000、2,000、4,000 和 8,000 磅（4.45、8.90、17.79 和 35.59 kN）的支撑力。除 1,000 种外，其他所有产品均提供位置感应功能，结合空气感应控制套件，可以向 PLC 提供确认信号。 Martin 解释说，这保证了所有工作支撑都已完全推进并符合初始操作中铸件的所有表面和二次操作中的机加工表面。
Hainbuch 代表温克尔说，“过去的工件夹具转换涉及使用吊索或吊环螺栓将卡盘提升到机器中。夹头的螺栓然后将 ts 与主轴上的那些对齐并小心地操纵到位。然后指示卡盘并轻敲到位。”
这个过程可能需要数小时，具体取决于卡盘的尺寸和重量以及所需的精度水平。
更快、更轻松、更安全的转换
作为一种解决方案，几年前 Hainbuch 开始提供其 CentroteX 系统，该系统是公司自动更换线的一部分，它使工件夹具更换更快、更容易和更安全，Winkel 说。所有的工件夹具都配备了一个通用接口。
“卡盘使用升降装置定位，使工件夹具水平平衡并在导轨上径向定位，”Winkel 说。 “接口连接拉管，将工件夹具对准微米级精度，并使用快速螺栓将其固定到主轴上。整个过程需要几分钟。”
Carr Lane Manufacturing 的新型旋转边夹同时向前和向下施加夹紧力钳口有一个可更换的锯齿状夹持器，由硬化工具钢制成，具有高生产耐用性。（由 Carr Lane Manufacturing 提供）SMW Autoblok 一直大量选择大直径工件夹具。该公司的新产品是MM e-motion 机电通用四爪卡盘，其最大尺寸为 1,250 毫米。五种卡盘尺寸中有四种轻型版本可供选择。卡盘重量的减轻允许更高的工件重量。较低的卡盘轮廓允许更多
SMW-Electronics 是一家新公司，随着 SMW Autoblok 开始生产技术更先进的卡盘，小型机电驱动器和控制器可以通过 4 毫米间隙传输高达 1.5 kW 的功率到允许操作员电动控制卡盘。然后他有能够单独控制每个钳口，无需气缸即可实现高低夹紧。
“如果我的铸件不好并且偏离中心 4 毫米，只要我在机械行程范围内卡盘的它允许我将该零件偏移回中心或真正机械地偏移零件，旋转偏离中心以执行零件的不同特征。这在过去是不可能的，除非采用非常专业的夹具设置和非常低的转速，”罗宾斯说。 “这些电子设备不仅能让您移动零件，还能让您测量夹紧压力、扭矩旋转值和钳口位置。
“所以现在我有了实时反馈（从中）我可以为您提供从加工直径从 30" [762 mm] 到 8" [203.2-mm] 零件的所有信息——可能只是使用系统的不同功能在同一个卡盘上，”他补充说。
并不是所有改进的产品都发生了巨大的变化，但是新的 o提供的服务可以为客户带来不同。
位于威斯康星州哈特兰的 Lang Technovation Co. 最近为其 Makro-Grip Ultra 工件夹持生产线增加了一种新的大型零件解决方案，该生产线专为五轴加工而设计.该生产线的新最大标准尺寸为 810 毫米（31.89 英寸），是之前最大尺寸 355 毫米（13.98 英寸）的两倍多，设施管理员 David Pynakker 说。
大而奇特
航空航天和国防等领域的制造商制造的零件不仅体积庞大，而且还使用特殊材料制成。这些材料包括 Inconel、17-4 PH 不锈钢和各种高铬合金等。虽然大型工件本身就存在挑战，但添加用于航空航天的特殊材料只会增加加工它们所需的参数。
“航空航天材料需要更高的切削力，因此工件夹具的刚度始终是一个问题关注，”Hainbuch 代表温克尔说。 &ldquo；航空航天部件也在应力消除期间分多个步骤进行加工。”
在精密加工之前，金属被加工成棒材、板材、锻件或铸件，初始成型会产生张力和压力在材料中，导致其应变。当在加工过程中去除材料时，剩余的材料通常会以不希望的方式释放应变或应力，从而改变金属的形状。 Winkel 解释说，无论采用何种方法来减轻材料中的应力，都必须先将工件从机器上取下，然后再将其加工成更接近最终尺寸的尺寸。
一些制造商让零件静置在机床中，虽然压力减轻了，但更常见的是转换允许机器同时在其他部件上工作。
Lang 提供的解决方案不仅提供了燕尾榫的替代方案，还可以减少磨损和撕开夹子。成型闭合技术，Makro-Grip s 的一部分系列，涉及在工件上冲压凹痕以匹配夹爪的夹持锯齿。据 Lang 的网站介绍，这可以在极低的夹紧压力下实现最高的夹持力和最大的工艺可靠性。
“许多 Lang 客户都知道冲压工艺。这涉及工件准备，不仅可以在几秒钟内完成零件的准备工作，而不是像使用燕尾连接那样的典型准备时间，还可以减少材料浪费（与燕尾连接相比），”Pynakker 说。 “这是通过夹紧 3 或 5 毫米的材料来实现的，让我们的 Makro-Grip 或 Mark-Grip-Ultra 虎钳能够夹住这些冲压部件，以实现完整的齿插入，从而获得更好的夹持力。”
Lang 的 Makro•Grip 技术专为毛坯的五面加工以及自动化制造而设计。
冲压工艺允许使用高达 20 吨的液压来为操作 1 的工件准备材料高达 45 HRC，包括钛和铬镍铁合金等材料。这实际上消除了任何零件变形，这对于夹紧扁平材料和变形敏感材料至关重要，也是实现所需铣削质量的关键因素。
Carr Lane Manufacturing 的 Frost 说：“当处理这些材料。”该公司拥有全系列的大边手动夹具，可提供巨大的夹紧力，包括其新的旋转边缘夹具，该夹具提供标准和薄型版本，每个夹具可施加超过 4,000 lbf (17.79 kN) 的力。
大边缘夹具上的枢转鼻部有一个锯齿状的钳口，可以同时向前和向下夹紧。它可用于夹紧固定定位器或匹配的下推逆止器。其开槽底座提供了可调节性。
此外，为了支撑夹持时间更长的超大工件，旋转边缘夹具可以轻松地安装在转换为液压操作。
“要转换旋转边缘夹具，只需拆下推力螺钉，然后用 Roemheld 液压缸和进料器盖替换它，”Frost 说。 “然后将液压管路连接到进料器盖。虽然夹具通常不比手动版本大，但有一条液压管路需要处理（在机床工作区域内）。”
Roemheld 液压缸适用于自动化操作。气缸可承受高达 35,000 lbf (155.69 kN) 的力。
根据 Bluco 的 Gordon 的说法，刚性很重要，以免插入件断裂。 “如果您的定位表面无法承受零件本身带来的滥用，它就无法准确定位该零件。您需要硬化的刚性定位部件，以最大限度地提高加工过程中的精度和质量，”他说。
可以为更精细的材料制作特殊的调节装置。 “这里的问题是当你的成品零件表面不会被损坏时，”他说。 “您可能正在处理一个需要牢固固定的巨大零件，但在这个过程中不能划伤或划伤它，因为它已经完成或打磨过。如果您的材料比您使用的工件夹持系统软，有时您会看到铝衬垫或软钳口和定位器。这些将保护成品表面免受损坏。”
