浮動(dòng)卡具的柔性特點(diǎn)被認(rèn)同,可以節(jié)省裝夾時(shí)間,提高裝夾精度
浮動(dòng)卡具最早在加工飛機(jī)蒙皮上被廣泛使用。由于蒙皮為曲面結(jié)構(gòu),并且是薄壁零件,剛性極差,普通的裝夾方法無法滿足要求。在沒有浮動(dòng)卡具的時(shí)候,多采用化學(xué)銑的方法,一點(diǎn)一點(diǎn)地將蒙皮材料溶解掉,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,并且存在化學(xué)品污染的問題。
浮動(dòng)卡具由多個(gè)按矩陣排列的支撐桿組成,每一根桿可以單獨(dú)運(yùn)動(dòng),通過高度調(diào)整,可以將頭部組成一個(gè)曲面,與需要被加工的零件相符,各桿頭部為球形,配有萬向的吸盤,通過真空的方法,將零件吸緊,貼緊到頭部的球形表面,從而實(shí)現(xiàn)了定位和夾緊功能,而不需要其他的輔助方式進(jìn)行夾緊,整個(gè)被加工表面完全暴露在機(jī)床的加工區(qū),沒有阻擋,非常適合于快速加工,如圖1所示。
圖1
浮動(dòng)卡具的各桿是單獨(dú)調(diào)節(jié)的,可以適應(yīng)各種形狀的零件,并且各桿的行程可以做得很大,一般50~800mm均可,可以適應(yīng)曲面變化較大的零件,也可以適應(yīng)有多個(gè)臺(tái)階的表面。各桿按移動(dòng)形式可以分為以下3種:
(1)液壓或氣動(dòng)式。利用三點(diǎn)定位的原理,將零件的主定位點(diǎn)支撐好,再向各輔助桿內(nèi)通以液壓油或壓縮空氣,將桿緩慢地推起,推向工件底面,當(dāng)桿頭部與工件接觸并產(chǎn)生一定的力后,將桿鎖緊,如圖2所示,在整個(gè)零件加工過程中,持續(xù)保持桿的鎖緊狀態(tài),通過各桿的輔助支撐,減少剛性差的零件在加工過程中的振動(dòng),平衡切削力,減少零件受力變形和讓刀的情況。
圖2
(2)電動(dòng)式。每一根桿的內(nèi)部由一個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)和一根滾珠絲杠驅(qū)動(dòng),可以通過數(shù)控程序?qū)γ恳桓鶙U的高度進(jìn)行主動(dòng)的、自動(dòng)的調(diào)節(jié),可在安裝零件之前即將各桿的高度調(diào)整到位,將零件放置后,直接夾緊(如圖3)。由于事先已經(jīng)通過各桿頭部形成了零件的輪廓,將零件放上后,可以通過觀察各支撐點(diǎn)與零件的間隙,來判斷零件外表面形狀誤差,對(duì)于蒙皮這樣的薄板,還可以通過浮動(dòng)卡具進(jìn)行形狀校正,通過壓砂袋的方法,將蒙皮調(diào)整到理想的形狀。但這種形式的浮動(dòng)卡具的最大缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高,各桿間的距離會(huì)受到電動(dòng)機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的影響, 只適用于專機(jī)固定化的使用。
圖3
(3)被動(dòng)式。各桿沒有自已的動(dòng)力,但均可以單獨(dú)運(yùn)行,在使用時(shí),通過數(shù)控機(jī)床編程,利用主軸定位到各桿上方,通過專用的工具,由主軸將各桿拉到設(shè)計(jì)的高度,再鎖緊,這樣逐根桿地操作,最后將需要的各桿高度調(diào)節(jié)好,以適應(yīng)零件形狀。優(yōu)點(diǎn)是較為緊湊、柔性好、易于維護(hù),適用于移動(dòng)使用和小批量生產(chǎn),存在的問題是調(diào)整時(shí)間較長。
浮動(dòng)卡具的關(guān)鍵部分有兩點(diǎn),一個(gè)是“浮動(dòng)”,即可以通過各桿的調(diào)整,將卡具變換為適應(yīng)工件的裝夾系統(tǒng);另一個(gè)就是“卡具”。這里所說的“卡”是指需要各桿能夠在任何需要的位置停下來, 并且承受一定的工件自重和加工力量,要有一定的剛性。
圖4
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