工件夾具的發展(2)

材料方面的情況

水溶性冷卻液可能損壞夾具內部零件，對這種損壞你可能無法發現。盡管在當今大部分場合仍采用鋼材作夾具零件，因為它具備較高的韌度，但是，各制造廠正在開發新的代替普通鋼的材料諸如輕質鋁和高強度、防腐性塑料等。塑料材料當然能夠滿足防腐實驗，但是夾具制造廠已經發現在鋼材上實施一種新的材料精整過程也可以達到這個目的。

某些熱處理技術可以對防止腐蝕起到非常重要的作用。當將這種技術應用到鋼材上時，可以改善鋼的防腐性能并提高硬度和耐磨性能。但是，這種過程具備兩個缺點。某些熱處理過程需要高達760℃~816℃的溫度，這往往會使金屬變形。而另外一些熱處理過程，往往需要在鹽浴中進行。

利用沉積硬化對鋼進行處理可以避免這些問題。它們可以在482℃~538℃的溫度上被硬化至45HRC硬度。成品鋼沒有常規熱處理硬化的鋼那么硬，但它的防腐性以及耐磨性卻足夠高。不存在冶金變形，也不必采用鹽浴或淬火。

鍍鉻，是人們長期以來用于增加工夾元部件的防腐性以及耐磨性的一種工藝，但現在已經失寵，因為鍍鉻溶液的處理會對環境造成很大的破壞，而且價格昂貴。鍍液供應商正在開發可以替代的、有效性似乎相等而又不破壞環境的工藝。

成本控制問題正促使人們尋找加工性能好的材料。碳素鋼（一般為1018或1020）缺乏好的可加工性能。加有鉛添加劑的碳鋼具有較好的自由加工性能，但是，如鍍鉻工藝一樣，由于人們認為加工這種材料有危險，因此，它并不受歡迎。供應商們正在對含有對環境安全的鉍鋼材進行調研。這種替代鋼材既可以被EPA接受，而且具備足夠的可加工性能。供應商們可能會找到一條處理含鉛的低碳鋼方法，生產出一種對環境無影響的材料，但是處理成本必須得到一致同意。

采用動力夾具

許多工件夾具系統依然高度依賴操作人員，由他們圍繞被裝夾的零件，依次松開和擰緊螺母和螺栓，這是一種費時又不可靠的作業。如果沒有緊固某個螺栓，或者緊固有變化，則可能產生不合格的夾緊或工件變形。而液壓或氣動型夾緊系統卻可以將所有的夾具一下子移動到位，并具有統一的夾持力，這樣可以加快裝夾過程并從一個零件到另一個零件始終保持一致的夾緊力。

我們在一個用戶的工廠中跟蹤了一次鉆削工序，從上料到下料的連續零件裝夾。利用帶夾和螺栓固定器的夾具，總體零件上下料時間為3min 12s。而利用動力夾具，該時間為1min 51s，將總上、下料時間降低了42%。然后我們計算了每件的成本節省量：基于利用帶夾和固定器作夾具的生產率為每小時19件（每年38000件）。而利用動力夾具為每小時32件（每年64000件）。假設典型的機床成本為每小時60美元，每年120000美元，則采用固定器作夾具時的每件零件成本為3.15美元，而采用液壓夾具的單件成本為1.87美元。從中可以看出，利用動力夾具可以節省41%的成本。
過程監控

為證實汽缸在氣動系統中正常發揮作用，我們公司采用帶有動力夾具的、基于汽缸的反饋指示器跟蹤了汽缸上、下（或進、出）循環，并將信息反饋給系統的PLC。指示器沒有證實夾具臂實際上接觸零件夾具，因此即使沒有夾具零件或者夾具臂斷裂也得不到“正向”反饋。

我們正在研制采用夾具臂作傳感器的反饋指示器。當它接觸到夾緊的零件時，它將證實夾緊接觸并顯示與編程設定的夾緊/松夾參數相符的數值。像這樣的一個傳感器可以幫助實時監視加工過程，方式是通過夾緊裝置零件感應加工產生的振動，并反饋信號，表明切削刀具是否存在，或者甚至可以反饋切削刀具逐漸變鈍的過程。連續監視工夾和加工性能，將可以產生對評價整個處理系統性能有用的數據。這種努力反應了當今工夾技術的動態。