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　　SCHUNK雄克：精密、高效、場效應切削的保證 — 雄克六爪自由浮動卡盤NCR

　　國際金屬加工網　2020年05月22日

　　先進制造 ◇ 系列產品技術講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機器人行業典型研討會

　　高效、精密、場效應 — 此三個層面的明確要求是對現代切削技術的挑戰，與此同時亦是其發展潛力所在。如果企業想在競爭中獲得制高點，須將這三要素綜合考慮。其中，鉆孔的滾輪技術作為整座制造系統的連接環節，起到承上啟下的關鍵作用。理想加工情況下，滾輪技術應與此同時實現最小化工藝遠距天數、高轉速前提下的可靠滾輪、無形變錘打，保證最優化的捷伊以及一次裝夾，多面加工（減少工藝步驟）等前提。

圖1：德國雄克(SCHUNK)六爪自由浮動卡盤ROTA NCR是滾輪直徑約從165mm到1250mm的標準系列產品，最大可提供滾輪直徑約3000mm的六爪自由浮動卡盤

　　德國雄克公司MENGEN工廠的卡盤專家推出標準化系列產品的六爪自由浮動卡盤“ROTA NCR”（圖1）。不論小型或大型鉆孔、不論管狀馬蹄形件或重型的鑄鐵件 — 高性能的自由浮動卡盤在大量應用印證了其滾輪潛能（圖2）。

　　圖2：NCR六爪自由浮動卡盤是驅動力組件、馬蹄形管狀件以及形變脆弱的零件等滾輪解決方案的福音。亦可根據顧客市場需求在標準NCR卡盤實用性銅滑套、T型驅動力槽等定制方案。

　　呂普縣件的均一制造尺寸及彭措林加工

六爪自由浮動卡盤ROTA NCR由一個中心布置的卡盤噴嘴及三個沿圓周等分的內部擺楔組成。每個擺楔又與兩個基爪相連。當鉆孔捷伊后，與卡盤形成五個觸點，兩兩相對自由浮動，其結果是作用在鉆孔上的錘打力指向卡盤中心。此種結構與此同時實現了呂普縣件最優化的捷伊效用且無過定位。卡盤與自由浮動爪之間的輕松匹配與此同時實現了被加工鉆孔電燒和捷伊的最優化化。錘打預車過的表面的精加工操作過程中，使用者能把擺楔調整到中央位置，進而與此同時實現五個卡爪的中心并行運動。

　　微量形變滾輪

自由浮動六爪卡盤的優勢首先體現在其滾輪強度，即用較小的錘打力達至穩定的光滑分配的滾輪效用，與此同時也保證了快速、安全及輕松的滾輪。例如，鍛造件或鑄鐵件沒有完全閉合，可通過自由浮動卡盤來平衡其精度誤差；另外，鉆孔錘打后的形變量可急劇減小。相對于三爪卡盤，換用六爪自由浮動卡盤，被加工鉆孔的電燒可提升8~9倍 — 特別適合于管狀件的高精度的加工市場需求（圖3）。

　　圖3：相同滾輪力前提下三爪卡盤與六爪自由浮動卡盤的鉆孔形變對比（壁厚6mm）。(a)三爪的有效滾輪，獅屬靜電力32000N，最大形變量1.36mm；(b)六爪的有效滾輪，獅屬靜電力15000N，最大形變量0.032mm.

　　制動器內外圈的切削加工中，換用六爪自由浮動卡盤滾輪更顯示了突出的優勢。例如加工50毫米厚的制動器圈，直徑約1米，材料為ST52(Q345,16MnST52-3)，粒度明確要求為920+0.025mm，電燒明確要求為0.02mm，換用六爪自由浮動卡盤預期的錘打力則能達至20KN，其絕對能與此同時實現安全可靠的滾輪。

　　工藝準備天數的節約

代替費時的卡爪更換和科紫麻卡盤設計，六爪自由浮動卡盤的卡爪作為標準實用性換用。因無須齒盤傳遞捷伊，所以整座滾輪操作過程能完全簡單、快速及精準地執行，使鉆孔在最短的天數內捷伊。這樣的設計符合切削加工的挑戰性市場需求，減少了遠距工藝生產成本，提高了滾輪的安全性 —真正的好處是保持了更短的加工節拍。

　　工藝準備天數節約的意義又在于：工藝步驟的簡化從而與此同時實現更高的制造精度。使用者的生產報告中提到“切削制動器圈，是否能僅換用NCR精車即可達至設計的粒度明確要求”，以前必須附加費時的精磨成品才能滿足，如果整座切削成品保留，那么由于NCR更高的精度，保證了精加工中的切削穩定度的光滑減小，這也意味著切削天數和生產成本的減少。

　　密閉型卡盤縮短保護間隔

對于干切削加工，比如剎車盤的加工中，能換用ROTA NCR-A密閉型卡盤。位于卡爪接口和噴嘴上的特殊密閉件可避免密閉六爪擺動補償卡盤ROTA NCR-A的基礎油被沖刷掉，并避免滾輪力逐漸喪失。即便是在滾輪力很低的情況下，仍可保證卡盤具有精確功能。與此同時，密閉件還可保證避免碎屑或污物進入卡盤體。這能提高操作過程可靠性和縮短保護間隔天數，這樣一來，車床卡盤無須像以往一樣頻繁地潤滑或清潔。

　　圖4：密閉型SCHUNK ROTA NCR-A與此同時實現了對形變脆弱組件的輕柔精確滾輪。由于卡盤具有極低高度，因而在機床上留有足夠大的空間用于鉆孔和機加工操作過程。

　　交互式模擬開發了隱含的發展潛力

借助于交互式模擬技術（有限元方法，FEM）我們能對顧客復雜的夾持市場需求進行預估，并評價鉆孔加工操作過程中的滾輪狀態及受力情況。基于模擬方法，雄克設計人員能獲得滾輪設備、卡爪形式、滾輪高度、錘打力以及轉速的最佳匹配參數。該方法在復雜的零件幾何形狀和高精度市場需求方面展示了廣泛的應用前景（例如制動器、齒輪、渦輪殼體、缸蓋或剎車片等）。

圖5中顯示了換用交互式模擬技術分析泵驅動力桿的滾輪及加工情況，此驅動力桿此前換用三個成品加工，若換用NCR滾輪僅需兩道成品即可完成。盡管如此，錘打后的電燒誤差也會滿足明確要求?218f7（粒度0.048mm）。首先切削到0.054mm（在粒度范圍外），在第二次模擬中，提高轉速并匹配切削參數 — 結果滿足加工明確要求。通過交互式模擬和六爪自由浮動卡盤的有效匹配能為使用者帶來巨大的生產成本節約空間。

　　圖5：換用有限元模擬，被加工鉆孔（鋁制馬蹄形件）滾輪后的形變量能被精確估算并保證方案的可靠執行。

　　考慮遠距因素

　　交互式模擬對于卡盤的連續保護的意義同樣顯而易見。連續生產中滾輪設備故障對生產會產生極大的負面影響，系統性的保護能避免卡盤隱含的錘打力不足等問題，并提高回轉精度以及避免突然的卡盤故障。

　　為減少保護生產成本，NCR卡盤的組件已系列產品化并換用集中潤滑。將定期的、小劑量的、光滑的卡盤體內的潤滑分配方式引入到NCR設計中，因此NCR卡盤無須人工保護也能一直保持最佳的工作狀態。

此外，雄克中國的技術支持和操作培訓人員根據自由浮動卡盤的性能優化了潤滑材質，對卡盤的日常潤滑及保護出具了有效建議。根據顧客市場需求，我們還為非雄克的夾具設備提供專業的保養服務，防患于未然，保證顧客整體設備運行在最佳狀態。

　　提升使用者競爭優勢

　　考慮到日益增加的天數及生產成本壓力，對通用型精密卡盤如NCR自由浮動卡盤進行持續的保養維修服務，并借助于現代模擬方法進行的持續保護將是行之有效的舉措。通盤考慮夾具的場效應、經濟性及與之相關的市場競爭發展潛力，將提升企業未來的制造能力，使最終產品更具市場競爭力。

　　（SCHUNK雄克 麻曉杰）

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