SCHUNK雄克：精密、高效、场效应切削的保证 — 雄克六爪自由浮动卡盘NCR

　　国际金属加工网　2020年05月22日

　　先进制造 ◇ 系列产品技术讲座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中国机器人行业典型研讨会

　　高效、精密、场效应 — 此三个层面的明确要求是对现代切削技术的挑战，与此同时亦是其发展潜力所在。如果企业想在竞争中获得制高点，须将这三要素综合考虑。其中，钻孔的滚轮技术作为整座制造系统的连接环节，起到承上启下的关键作用。理想加工情况下，滚轮技术应与此同时实现最小化工艺远距天数、高转速前提下的可靠滚轮、无形变锤打，保证最优化的捷伊以及一次装夹，多面加工（减少工艺步骤）等前提。

图1：德国雄克(SCHUNK)六爪自由浮动卡盘ROTA NCR是滚轮直径约从165mm到1250mm的标准系列产品，最大可提供滚轮直径约3000mm的六爪自由浮动卡盘

　　德国雄克公司MENGEN工厂的卡盘专家推出标准化系列产品的六爪自由浮动卡盘“ROTA NCR”（图1）。不论小型或大型钻孔、不论管状马蹄形件或重型的铸铁件 — 高性能的自由浮动卡盘在大量应用印证了其滚轮潜能（图2）。

　　图2：NCR六爪自由浮动卡盘是驱动力组件、马蹄形管状件以及形变脆弱的零件等滚轮解决方案的福音。亦可根据顾客市场需求在标准NCR卡盘实用性铜滑套、T型驱动力槽等定制方案。

　　吕普县件的均一制造尺寸及彭措林加工

六爪自由浮动卡盘ROTA NCR由一个中心布置的卡盘喷嘴及三个沿圆周等分的内部摆楔组成。每个摆楔又与两个基爪相连。当钻孔捷伊后，与卡盘形成五个触点，两两相对自由浮动，其结果是作用在钻孔上的锤打力指向卡盘中心。此种结构与此同时实现了吕普县件最优化的捷伊效用且无过定位。卡盘与自由浮动爪之间的轻松匹配与此同时实现了被加工钻孔电烧和捷伊的最优化化。锤打预车过的表面的精加工操作过程中，使用者能把摆楔调整到中央位置，进而与此同时实现五个卡爪的中心并行运动。

　　微量形变滚轮

自由浮动六爪卡盘的优势首先体现在其滚轮强度，即用较小的锤打力达至稳定的光滑分配的滚轮效用，与此同时也保证了快速、安全及轻松的滚轮。例如，锻造件或铸铁件没有完全闭合，可通过自由浮动卡盘来平衡其精度误差；另外，钻孔锤打后的形变量可急剧减小。相对于三爪卡盘，换用六爪自由浮动卡盘，被加工钻孔的电烧可提升8~9倍 — 特别适合于管状件的高精度的加工市场需求（图3）。

　　图3：相同滚轮力前提下三爪卡盘与六爪自由浮动卡盘的钻孔形变对比（壁厚6mm）。(a)三爪的有效滚轮，狮属静电力32000N，最大形变量1.36mm；(b)六爪的有效滚轮，狮属静电力15000N，最大形变量0.032mm.

　　制动器内外圈的切削加工中，换用六爪自由浮动卡盘滚轮更显示了突出的优势。例如加工50毫米厚的制动器圈，直径约1米，材料为ST52(Q345,16MnST52-3)，粒度明确要求为920+0.025mm，电烧明确要求为0.02mm，换用六爪自由浮动卡盘预期的锤打力则能达至20KN，其绝对能与此同时实现安全可靠的滚轮。

　　工艺准备天数的节约

代替费时的卡爪更换和科紫麻卡盘设计，六爪自由浮动卡盘的卡爪作为标准实用性换用。因无须齿盘传递捷伊，所以整座滚轮操作过程能完全简单、快速及精准地执行，使钻孔在最短的天数内捷伊。这样的设计符合切削加工的挑战性市场需求，减少了远距工艺生产成本，提高了滚轮的安全性 —真正的好处是保持了更短的加工节拍。

　　工艺准备天数节约的意义又在于：工艺步骤的简化从而与此同时实现更高的制造精度。使用者的生产报告中提到“切削制动器圈，是否能仅换用NCR精车即可达至设计的粒度明确要求”，以前必须附加费时的精磨成品才能满足，如果整座切削成品保留，那么由于NCR更高的精度，保证了精加工中的切削稳定度的光滑减小，这也意味着切削天数和生产成本的减少。

　　密闭型卡盘缩短保护间隔

对于干切削加工，比如刹车盘的加工中，能换用ROTA NCR-A密闭型卡盘。位于卡爪接口和喷嘴上的特殊密闭件可避免密闭六爪摆动补偿卡盘ROTA NCR-A的基础油被冲刷掉，并避免滚轮力逐渐丧失。即便是在滚轮力很低的情况下，仍可保证卡盘具有精确功能。与此同时，密闭件还可保证避免碎屑或污物进入卡盘体。这能提高操作过程可靠性和缩短保护间隔天数，这样一来，车床卡盘无须像以往一样频繁地润滑或清洁。

　　图4：密闭型SCHUNK ROTA NCR-A与此同时实现了对形变脆弱组件的轻柔精确滚轮。由于卡盘具有极低高度，因而在机床上留有足够大的空间用于钻孔和机加工操作过程。

　　交互式模拟开发了隐含的发展潜力

借助于交互式模拟技术（有限元方法，FEM）我们能对顾客复杂的夹持市场需求进行预估，并评价钻孔加工操作过程中的滚轮状态及受力情况。基于模拟方法，雄克设计人员能获得滚轮设备、卡爪形式、滚轮高度、锤打力以及转速的最佳匹配参数。该方法在复杂的零件几何形状和高精度市场需求方面展示了广泛的应用前景（例如制动器、齿轮、涡轮壳体、缸盖或刹车片等）。

图5中显示了换用交互式模拟技术分析泵驱动力杆的滚轮及加工情况，此驱动力杆此前换用三个成品加工，若换用NCR滚轮仅需两道成品即可完成。尽管如此，锤打后的电烧误差也会满足明确要求?218f7（粒度0.048mm）。首先切削到0.054mm（在粒度范围外），在第二次模拟中，提高转速并匹配切削参数 — 结果满足加工明确要求。通过交互式模拟和六爪自由浮动卡盘的有效匹配能为使用者带来巨大的生产成本节约空间。

　　图5：换用有限元模拟，被加工钻孔（铝制马蹄形件）滚轮后的形变量能被精确估算并保证方案的可靠执行。

　　考虑远距因素

　　交互式模拟对于卡盘的连续保护的意义同样显而易见。连续生产中滚轮设备故障对生产会产生极大的负面影响，系统性的保护能避免卡盘隐含的锤打力不足等问题，并提高回转精度以及避免突然的卡盘故障。

　　为减少保护生产成本，NCR卡盘的组件已系列产品化并换用集中润滑。将定期的、小剂量的、光滑的卡盘体内的润滑分配方式引入到NCR设计中，因此NCR卡盘无须人工保护也能一直保持最佳的工作状态。

此外，雄克中国的技术支持和操作培训人员根据自由浮动卡盘的性能优化了润滑材质，对卡盘的日常润滑及保护出具了有效建议。根据顾客市场需求，我们还为非雄克的夹具设备提供专业的保养服务，防患于未然，保证顾客整体设备运行在最佳状态。

　　提升使用者竞争优势

　　考虑到日益增加的天数及生产成本压力，对通用型精密卡盘如NCR自由浮动卡盘进行持续的保养维修服务，并借助于现代模拟方法进行的持续保护将是行之有效的举措。通盘考虑夹具的场效应、经济性及与之相关的市场竞争发展潜力，将提升企业未来的制造能力，使最终产品更具市场竞争力。

　　（SCHUNK雄克 麻晓杰）

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