Оснастка и приспособления для ЧПУ: Типы и методы крепления

Приспособления и оснастка являются важнейшими компонентами успешной работы на ЧПУ станках.

Оснастка — это общий термин для любого устройства, которое используется для надежной фиксации заготовки во время обработки.

«Приспособления» — это решения для крепления деталей, которые изготавливаются на заказ для конкретной детали или ситуации.

Удержание рабочего места состоит из двух компонентов:

• Собственно зажимное приспособление, такое как фрезерные тиски.
• Метод размещения и закрепления этого зажимного приспособления на вашем станке. Это включает в себя вездесущие Т-образные пазы, модульные крепежные пластины, решения для 4-й оси и многое другое.

Мы рассмотрим различные методы определения местоположения удерживающих устройств, а затем дадим описание выбора для удерживающих устройств.

Но сначала давайте поговорим о том, почему так важны оснастка и приспособления, и как узнать, когда вам нужно сделать специальный крепеж.

Оснастка и приспособления: типы и виды

На западе среди фрезеровщиков есть такая поговорка: «fixtures are where you make your money», что переводится примерно как: «Крепеж — это то, на чем вы зарабатываете деньги». Если вы умеете делать приспособления, которые экономят время, вы получите большую прибыль.

Т-образные пазы — это наиболее распространенный метод позиционирования и удержания вашего рабочего крепления. Они просты, надежны и эффективны. Чтобы прикрепить что-либо к столу с Т-образным пазом, используйте гайки с Т-образным пазом и подходящие шпильки или другие крепежные детали, подходящие к гайкам.

Хотя они распространены, у них есть некоторые недостатки. Помимо того, что Т-образные пазы могут собирать стружку и мусор, их самый большой недостаток заключается в том, что сложно вернуть тиски или другое приспособление для крепления на стол в точно такое же место и в той же ориентации. Это может привести к дополнительной работе каждый раз, когда требуется перенастроить станок. Со временем цена такой неэффективности может быть довольно высокой.

Только представьте, если бы вместо устройства смены инструмента и таблицы инструментов вам приходилось набирать каждый инструмент каждый раз, когда он использовался? Это было бы огромным препятствием для повышения производительности вашего рабочего процесса. Время настройки также может быть большим препятствием для производительности, и Т-образные пазы здесь не помогают.

Есть несколько решений, которые могут улучшить эту ситуацию:

Исправление пазов

Мы можем проверить Т-образные пазы станка, чтобы убедиться, что они параллельны движению оси. Проверить их можно индикатором тестирования набора (DTI). Многие люди не любят фрезеровать свой стол, но если Т-образные пазы не параллельны, это необходимо. Но есть выбор, использовать что-то другое, кроме Т-образных пазов.

Тиски и приспособления с ключом

Если ваши Т-образные пазы соответствуют требованиям, вы можете установить ключи на дно тисков или крепежных пластин, которые совпадают с Т-образными пазами. Вы также можете установить ключи в Т-образные пазы, которые совпадают с краем пластины или основания тисков. Это может сэкономить вам время на вытаскивание тисков и тому подобное.

Проблема в том, что такие решения помогут с одним измерением (обычно короткий размер стола — это ось Y, перпендикулярная пазам), но у нас все еще есть проблема с позиционированием вдоль оси Т-образного паза.

К счастью, есть лучший способ — это вспомогательные пластины для крепления (также называемые инструментальными пластинами).

Монтажные плиты, инструментальные плиты и модульное крепление

Вспомогательные пластины для приспособлений (или инструментальные пластины) устанавливаются поверх стола с Т-образными пазами, чтобы обеспечить новый способ позиционирования и закрепления оснастки. Типичная инструментальная пластина выглядит так:

В инструментальных пластинах обычно используется сетка отверстий, чередующихся между отверстиями для точных установочных штифтов и отверстиями с резьбой для крепежных деталей. Если эта сетка позиционируется точно, у вас есть очень повторяемый способ установки оснастки на пластину. Установочные штифты обеспечивают точное позиционирование с точностью до 0,01 мм.

Тиски можно установить на одну из этих пластин в течение одной или двух минут. Станок с ЧПУ можно перенастроить за 5-10 минут для совершенно другой работы. Навыки, требуемые от операторов станков, а также вероятность ошибок значительно снижаются, если не нужно каждый раз тщательно настраивать приспособления. Модульный G-код может также полагаться на сетку позиционирования.

Если требуется точность более 0,01 мм, лучше использовать зондирование вместе с параметризацией g-кода для исправления оставшейся ошибки. Это позволяет применить вращение к g-коду на основе результатов датчиков, обеспечивая точное выравнивание.

Инструментальные пластины обычно изготавливаются из чугуна или алюминия, хотя есть и стальные. Их можно купить или изготовить с нуля. Чтобы получить полное руководство, обязательно посетите нашу страницу о крепежных пластинах.

Модульное крепление

Еще одна вещь, которая облегчает жизнь — это модульное крепление. Когда у нас есть фиксированная сетка, на которую можно положиться, мы можем купить готовые компоненты крепления, которые будут соответствовать этой сетке. Это может сэкономить средства по сравнению с изготовлением всего по индивидуальному заказу.

Шаровые замки и другие решения для быстрой смены инструментальных пластин

Быстросменные пластины для инструментов и поддоны могут еще больше упростить установку приспособлений. Системы Quick Change позволяют сократить время, необходимое для работы с установочными штифтами и крепежными деталями. Одной из таких систем является шаровой замок:

Шаровые замки — это система быстрой смены инструментальных пластин, обеспечивающая точное позиционирование и надежное удержание. Смена приспособлений занимает около 30 секунд.

Поддоны

Следующий шаг — поддоны. Поддоны позволяют настроить работу во время выполнения другой задачи. Смена поддона происходит за счет снятия старого и установки нового, что сводит к минимуму время простоя станка.

Некоторые машины имеют «пулы поддонов», позволяющие заранее настроить несколько поддонов и запланировать их запуск. Это полезно для полной автоматизации и позволяет машине работать без присмотра в течение долгого времени.

4-я ось, цапфы и инструментальные колонны

Иногда полезно применить к нашему мышлению другое измерение — 4-ю ось. В ЧПУ 4-я ось обычно представляет собой ось вращения, параллельную одной из трех осей станка. На вертикальных станках 4-я ось часто параллельна X или Y, на горизонтальных — стоит вертикально.

4-я ось может использоваться для доступа к большим сторонам детали, позволяя обработку без переворота, и для доступа к большему количеству частей, расположенных вокруг 4-й оси. Подробнее об этом можно узнать в серии статей «Основы 4-й оси».

Приспособления и оснастка: Рабочие решения

После рассмотрения методов крепления оснастки, давайте рассмотрим типы крепежей:

Фрезерные тиски

Фрезерные тиски являются самым популярным решением для фиксации заготовок. Существует множество производителей, таких как Курт, выпустивший первые тиски в 1950-х годах. Подробнее о тисках можно узнать в нашем Полном руководстве по тискам.

Зажимы, оснастка и приспособления для пластин

Тиски имеют свои недостатки при работе с большими пластинами или мелкими деталями. В таких случаях используются зажимы.

Ступенчатые зажимы

Ступенчатые зажимы — наиболее распространенный тип, используемый с Т-образными пазами или крепежными пластинами. Они позволяют зажимать довольно высокие заготовки, обеспечивая надежное удержание.

Зажимные блоки

Ступенчатые зажимы захватывают верхнюю часть заготовки, что может быть неудобно. Зажимы с носком захватывают боковую часть, обеспечивая полный доступ к верхней части. Доступно множество различных типов:

Двусторонняя лента, клей, воск и сплавы с низкой температурой плавления

Некоторые заготовки сложно удерживать из-за их формы или толщины. В таких случаях используются двусторонняя лента, клей, воск и сплавы с низкой температурой плавления.

Клей должен быть таким, чтобы его можно было легко удалить. Например, Super Glue выделяется при определенной температуре, как и LocTite. Двусторонний скотч отлично подходит для тонких материалов.

Воск и сплавы с низкой температурой плавления могут использоваться для наращивания заготовки и создания зоны захвата. После обработки воск или сплав можно расплавить и сохранить для повторного использования.

Вакуумные приспособления

Вакуумные приспособления создают равномерное давление для удержания детали, не завися от формы или толщины материала. Узнайте, как создать свои собственные вакуумные приспособления, из нашей статьи универсальный вакуумный стол своими руками.

Недостатком вакуумных приспособлений является ограниченная сила прижима. Маленькие детали могут легко отрываться при превышении силы резания. Это частая проблема для пользователей вакуумных столов.

Патроны и цанги: для круглых деталей

Круглые детали обычно обрабатываются на токарных станках, но иногда требуется фрезерование. Можно использовать тот же крепеж, что и для токарных станков, прикрепив его болтами или зажимами к столу фрезера.

Токарные патроны особенно распространены на 4-х осях, поскольку часто используются для обработки круглых заготовок. Рассмотрим установку для обработки круглых деталей:

Эта 4-осевая установка очень эффективна для обработки алюминиевых прутков, обеспечивая квадратные грани, сверление и нарезку отверстий быстрее, чем на токарном станке.

Расширительные оправки, оправки и шпильки

Расширительные оправки, оправки или шпильки позволяют зафиксировать заготовку на месте, обеспечивая доступ ко всем сторонам, кроме нижней. Это полезно для точного удержания заготовки.

Существует множество подобных приспособлений для различных нужд. Они особенно распространены для токарных станков, но также могут использоваться на фрезерных станках.

Приспособления для 5-осевого зажима

Пятиосевая фиксация требует различных видов крепежей, обеспечивающих доступ к детали практически с любого направления. При этом важно не мешать фрезерованию детали.