生產(chǎn)鋁坯遙控直升機發(fā)動機部件所面臨的公差挑戰(zhàn)再副，促使KME公司開發(fā)一種創(chuàng)新型第五軸墓碑式夾具娶架，一次裝調(diào)便能在臥式加工中心上完成多個工件的加工。

KME（位于加利福尼亞州奧蘭治）是遙控直升機界的知名企業(yè)紫磷，其生產(chǎn)的高端鋁坯發(fā)動機體積小功率大受啥。這使得小型遙控直升機得以具備了較大機型的性能，動力提高30％以上鸽心，可表演先進的空中雜技而不用擔心發(fā)動機會被拖垮滚局。

為使發(fā)動機有效地工作，KME的發(fā)動機使用的鋁坯組件在加工中必須達到嚴格的公差顽频。例如藤肢，曲軸箱正反面的軸承套圈，其各自的孔徑分別為0.875in（1in=25.4mm）和1.1in冲九，必須達到±0.0002in的誤差以內(nèi)谤草。此外，如果曲軸箱的中心孔超過其標稱內(nèi)徑0.0005in莺奸，發(fā)動機的硝基甲烷燃料會從前面排出丑孩。另外，如果中心孔太小灭贷，因為曲軸缺少足夠的油温学，發(fā)動機會卡住。

最初甚疟，該公司發(fā)現(xiàn)幾乎不可能在其立式加工中心上實現(xiàn)曲軸箱軸承套圈的公差仗岖。首先，車間里全天溫度波動導(dǎo)致機械過度熱脹冷縮俗股。每個班從開始到結(jié)束欲堪，立式加工中心的軸的位置改變可高達0.01in。另一個問題是馁言，每個軸承套圈的加工是分別進行的涯蜜，需要兩次裝卡。往往無法達到套圈中心點之間必要的點對點的公差群骂，因為在加工了第一個套圈之后烙锉，不能為了下一步操作而反復(fù)定位曲軸箱。盡管立式加工中心已達到智能化程度谱聂，只是還不能做到“在哪兒停下孙鼎，再從哪兒開始”。

為解決此問題桐装，KME公司試驗了另一些夾具升慕，包括安裝在其立式加工中心分度臺頂上的旋轉(zhuǎn)分度器和車削中心上使用的特制夾具以及在其T型墓碑式夾具的兩側(cè)安裝旋轉(zhuǎn)分度器，用于其4軸臥式加工中心害切。而這最后一次嘗試旅急，最終使公司決定創(chuàng)建一種非典型的夾具裝置馁筐，T型墓碑式夾具，并帶有一個一體化設(shè)置的第五軸旋轉(zhuǎn)分度器坠非。每個分度器由其獨立的伺服電動機驅(qū)動，電動機就安裝在空心的墓碑式夾具內(nèi)果正。有了這種第五軸墓碑式夾具炎码，就可以在車間熱穩(wěn)定條件更好的（確保必要的點對點精度）臥式加工中心上，一次裝卡便完成曲軸箱和其他主要發(fā)動機部件的加工秋泳。更重要的是潦闲，在該裝置上可以同時裝卡4個工件，提高了生產(chǎn)率迫皱，滿足了客戶的需求歉闰。

事實上，KME公司為解決自身的加工問題而精雕細琢出來的這種設(shè)備確實不錯卓起，該公司因此推出一個新的業(yè)務(wù)部門“KME數(shù)控”和敬，使第五軸墓碑式夾具可用于其他希望得到類似加工效果的工廠。

從設(shè)計到制造

KME的母公司K2公司是一家數(shù)控鏤銑機和等離子切割機制造商戏阅。其創(chuàng)始人Liboon先生是機器人和電子方面的專家肚乓，他與Mezzasalma先生有共同的愛好：玩高端遙控直升機。他們決定結(jié)合自己的設(shè)計和制造才能做法，生產(chǎn)遙控直升機的發(fā)動機案帆，并認為可能會超越當時市場上的其他機型，于是在2008年創(chuàng)建了KME反饲。

在此之前捎梢，Mezzasalma先生設(shè)計小型摩托車發(fā)動機并在一些國家設(shè)立了生產(chǎn)廠，積累了開發(fā)和完善發(fā)動機的豐富經(jīng)驗堵闪。其他遙控直升機的引擎大都使用鑄鋁部件摹搂，而KME的發(fā)動機部件使用的是鋁坯。這是實現(xiàn)更高馬力的關(guān)鍵鸦贩，因為鋁坯件的壁可以做得更薄高坚。因此，比起傳統(tǒng)的鑄鋁汽缸來垄怯，這種材料的汽缸可以擠進較大的空腔水水。如今，該公司提供規(guī)格為0.6in3和1.1in3兩種遙控直升機發(fā)動機版本迂卢。0.6in3的發(fā)動機可以安裝到通常使用0.5in3發(fā)動機的直升機上某弦，無需任何修改。同樣而克，1.1in3的發(fā)動機可以直接換掉0.9in3的發(fā)動機靶壮。

每個引擎內(nèi)的22個組件中，曲軸箱被認為是最具挑戰(zhàn)性的機件。KME公司認識到腾降，多次裝卡會妨礙加工軸承套圈達到所必需的定位公差拣度，便試圖在立式加工中心的第四軸分度臺上安裝旋轉(zhuǎn)分度器。這樣能夠準確地把曲軸箱旋轉(zhuǎn)180°螃壤，交替地加工每個套圈而無需重復(fù)裝卡抗果。然而，車間的熱波動卻影響了立式加工中心保持必要的公差奸晴。這促使他們嘗試一種裝配架（通過電火花把曲軸箱的輪廓加工成一異形型材）冤馏。

曲軸箱被安裝在裝配架里面，裝配架在車床上被卡緊寄啼，第一個軸承套圈加工完成后逮光，夾具只需翻轉(zhuǎn)并重新卡緊，便可以加工另一個套圈了诬簇。盡管裝配架提供了一個有效的方式來保持了軸承套圈與車床之間的定位蔬澜，但使用這種方法時機器的不穩(wěn)定性還是導(dǎo)致了約50％的廢品率。

KME公司隨后決定另外投資置辦工具虑夕，在更穩(wěn)定的Kiwa KH-45臥式加工中心上加工曲軸箱秘乍。使用兩面都安裝有旋轉(zhuǎn)分度器的T型墓碑式夾具，就可以做到一次裝卡生產(chǎn)兩個部件沼改。但是崖郎，計劃又變了，因為這時他們意識到可以利用墓碑式夾具的鏤空設(shè)計经翻，在其內(nèi)部安裝伺服電動機驅(qū)動各個旋轉(zhuǎn)分度器写雾。

他們的第五軸墓碑式夾具具備了許多優(yōu)點。分度器從夾具的表面僅僅擴展了幾英寸竹砾，比在表面安裝的分度器所占用的空間要少蓬抖。另外，伺服電動機吊违、電路板和所有的電源線和信號電纜全都被安全地放在夾具內(nèi)部肝浴。水銀旋轉(zhuǎn)開關(guān)安裝在夾具托盤的基座里，臺面全旋轉(zhuǎn)都不會有電纜纏繞雷猪。每次托盤被旋轉(zhuǎn)并降低到機器的臺子上時睛竣，開關(guān)就會與臥式加工中心上匹配的連接器嚙合，該連接器連接著臥式加工中心導(dǎo)軌罩和夾具的控制單元求摇。只要有一個新的托盤降低到臺子上射沟，就會有一個信號被發(fā)送到控制單元，告訴機床其數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)到位与境，并運行那個程序验夯。

KME使用第五軸墓碑加工遙控直升機發(fā)動機的三個主要部件：曲軸箱猖吴、汽缸和汽缸蓋，每種部件4個一組進行加工挥转，而不是配套加工這些組件海蔽。這樣一來，只有其中一部分程序被提取出來作業(yè)绑谣。每個旋轉(zhuǎn)分度器有其自己的工件程序准潭，因此不同的工件可以在夾具上同時裝卡。

過去的兩年域仇，該公司還在不斷改進其五軸墓碑式夾具的設(shè)計。臥式加工中心的熱穩(wěn)定性與精確旋轉(zhuǎn)第四軸托盤和第五軸墓碑分度器的能力結(jié)合起來后剩跛，使該公司月產(chǎn)300臺發(fā)動機的目標得以實現(xiàn)础恰，而且再沒有出現(xiàn)采用老方法時的高廢品率。第五軸墓碑式夾具是用剛性米漢納鑄鐵造的优狡，標準伺服電動機提供470lbf.ft（1lbf.ft=1.36N.m）的扭矩呻舆，Mezzasalma先生說，這對于鋁工件已經(jīng)足夠了铣瞒。790lbf.ft的伺服電動機也可供選購芯拇，用于切削更硬的材料。這種伺服電動機有0.001°的旋轉(zhuǎn)分辨率腔资，精度和可重復(fù)性分別為10"和20"双漫。

Mezzasalma先生說，該設(shè)備正在申請專利淡厦，非常適合一般需要3次或更多次裝卡的加工刑吕。寬度小于7in的小零件是比較理想的，但在墓碑夾具里面也可以安裝幾乎任何規(guī)格的伺服電動機來夾持較大工件旋乙。目前端伪，使用該設(shè)備可以在五個軸上定位，但該公司還計劃提供全五軸加工輪廓的版本装蓬。

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