主流零点定位系统大揭秘！附几十项加工案例

前言

本文分别盘点了AMF、雄克SCHUNK、瑞士VB、Zero Clamp等市面上常见的欧洲品牌零点定位系统，列举了各家产品的基本原理及使用案例。零点定位系统给复杂工艺带来了全新夹紧思路，不同产品通过不同组合的零点系统即可实现以下多种场景的加工。

AMF零点定位系统

系统原理：

零点定位系统属于常锁机构，通气时打开，断气锁死。当给零点定位系统通液压或者气压时，压力会通过活塞压缩下面的弹簧，钢珠会往两侧散开，这时公接头就可取出。当把动力源切断时，弹簧会往上顶活塞，活塞把钢珠向中间收，从而夹紧钢珠。

图1

系统安装在机床的工作台，定位销安装在夹具底面，或者夹具托盘底面，重复定位精度主要通过定位孔保证。装在夹具底面的零点定位接头有三种。

图2

应用案例：

如图3，立式方箱上面装多工位虎钳，传统的方法是：首先对方箱进行找正，通过中间销进行预定位，拉平方箱平面，调整垂直度。此操作对工人要求极高，而且很浪费时间，大概需要三四十分钟，但是用零点定位系统后只需使用吊装工具把夹具吊入机床，放正即可。

图3 卧加上使用零点定位系统

如图4，当有多种液压夹具时，为了快速切换液压夹具，在机床上使用零点定位系统，液压夹具就可以通过简单的步骤，快速且高精度的进行安装。

图4 多种液压夹具利用零点定位快换

如图5，机械手末端使用零点定位系统，用于夹具的抓取和更换，每个夹具都安装有零点定位接头，侧面的接头用于被机械手抓取。

图5 机械手与夹具库

如图6，柔性自动化生产线标配机器人、夹具库、零点定位系统。自动化产线中吹屑、气密检测和夹紧松开检测等环节较受关注，特别是金属切削需要方便的清理铁屑。AMF零点定位系统具有自动收缩防尘盖+涡轮吹屑，可以彻底杜绝灰尘铁屑对自动化的影响，同时还具有夹紧信号检测、松开信号检测、气密检测等功能。

图6

雄克VERO-S零点定位系统

系统原理：

VERO-S零点快换系统主要由销钉和模块主体两部分组成，其工作原理是用气使模块张开，夹紧则是依赖内部的强力弹簧，正常工作时不需要接气源。快换系统由不同的模块组成，本体一样但销钉不同，分为定位销、削边销、夹紧销，属于经典的“一面两销”式定位。

图7

零点系统的另一特点是双重功能：定位与夹紧同时进行，精度达到5μ以内。短锥形的定位销使得接触型面完全闭合，具备自锁的功能。定位装夹时允许一定的径向偏差与角偏差，对于自动化或者人工上下料都有一定优势。

图8 圆锥形定位销确保最佳定心避免倾斜

应用案例：

如图9，模块化系统中具有适用于直接夹持工件以及微小型零件的专业标准模块，可以在短时间内按照参考精度对单个夹持装置、工件托盘或机床中配有定位销的工件进行安装、定位和夹持，加工期间，实际装夹操作在机床外完成。

图9 快换托盘中设置不同的夹持装置

如图10，装配雄克VERO-S模块的旋转桥可以根据需要更换夹持托盘或单独工件。

图10

如图11，在自动化机床上料中使用零点定位系统实现加工稳定性。

图11

如图12，在装配应用中，带雄克VERO-S接口的微型托盘作为载体系统使用，锥形定位销能够防止托盘在更换时卡住。

图12

如图13，在汽车缸体缸盖加工中，通过设置工艺孔直接对工件进行夹持，或者通过托盘与工件连接，一次可以进行五面加工，省去复杂的传统工序。

图13

瑞士VB零点定位系统

系统原理：

图14中，红色部分是VB专属专利，整体式的夹头，目前市场上零点定位装夹系统的锁紧单元大多依旧是以滚珠式的为主，而使用整体式的夹头的好处如下：稳定性更好；定位精度更高；夹头形式有效防止杂物进入；夹头接触面积大，寿命长；提供的夹持力，拉紧力更大。

图14

VB零点定位系统根据安装的需要可以分为三种型号：法兰型，适合于直接整合到机床工作台、底板和夹具；嵌入型，适合于底板、交换工作台和测量仪器；组合型，适合于柔性的安装。

图15

应用案例：

如图16，VB零点定位装夹系统独特的专利夹头以及更柔性化的组合安装方式，使其重载、重型加工领域具有优势地位。

图16 欧洲宇航防务集团飞机零部件加工工作台柱

如图17，重型工件加工存在的问题主要是装夹校准难，切削量大，甚至装夹校准而所花的时间远远高于加工所需的时间。目前VB零点定位装夹系统可以装夹最大为100吨的工件，最大可覆盖25长宽的工作台，重复定位精度0.005MM以内。

图17 大型发电机绕线板

如图18，机械手和VB零点定位系统两个概念应用在一起，在机械手端安装零点定位系统，实现机械手端功能单元模块的快速更换。

图18

如图19，机械手更换工件，更换功能单元模块的加工过程为：机械手抓取托板，把托板放置到放有零点定位系统的基板上，更换一个抓手的功能单元模块，然后抓取工件放置到托板的虎钳上，机械手抓取气动笔，锁紧虎钳或松开虎钳。

图19

Zero Clamp零点定位系统

系统原理：

利用零点定位销将不同类型的产品坐标系转化为唯一的坐标系，再通过机床上的标准化夹具接口进行定位和拉紧。气囊通气后，作用于弹簧片上，夹盘处于打开状态拉钉可方便的放入夹紧盘中。

图20

弹簧片提供夹紧力，加载压缩空气松开拉钉，有热补偿功能，重复定位精度0.0025mm，采用HSK空心锥柄定位原理，接口弹性保证零径向游隙，同时保证轴向完全接触。有四种规格的夹头 ，每种夹头只有一种类型的拉钉。

图21

传统的零点定位系统使用了夹紧、定位、补偿三种拉钉，这就造成定位系统在热膨胀情况下通常会发生中心偏移。Zero Clamp将硫化处理的合成橡胶、高精度径向弹簧以及安装在夹紧盘中心可形变的钢制锥环进行组合使用，可以补偿工件在热膨胀过程中造成的偏移。

图22

应用案例：

如图23，在铣床工作台中直接嵌入安装的夹紧盘，不损失Z轴方向的加工空间，新增零点定位系统，同时保留原有的T型槽工作台。

图23

如图24，在卧加中心上使用零点定位实现箱体、泵壳体的加工。

图24

如图25，由于采用统一的拉钉，所以工件可以直接在零点系统上装夹，不需转接板。同时用二工位拓展基座抬高，实现轮廓无干扰的加工。

图25

如图26，在车床、转台上可以制作二次工装托板，将工件合理的固定在托板上，托板由4个相同的定位拉钉与基座连接。

图26

如图27，零点定位系统应用在测量机上，可以对最终的加工效果进行检验，对所有组件开展100%全检。

图27

如图28，在第四轴上可以设计特殊零点基座、特殊托板，应用于加工。

图28

以上就是目前几家主流的欧洲品牌零点定位系统的解析，当然还有很多其他具有技术实力的公司在做同类产品，但这些厂商基本代表了市面上的领先水准。零点定位系统的模块化夹持远不止于一个参考基准，还提供了包括定位、夹持以及接口通用等功能。这种夹持原理如今被认为是提高生产效率的最有效的方法之一，广泛适用于从小型零件到大型零件，从粗加工到装配应用的各种工艺，所以希望以上的图文展示能为加工方法选择提供一些案例与参照。