В отрасли прецизионной обработки локаторы нулевой точки являются основными компонентами позиционирования, которые создают единую систему координат для заготовок, приспособлений и станков, устраняя повторяющиеся ошибки позиционирования и повышая эффективность производства. Устанавливаемые на столе локаторы нулевой точки и локаторы нулевой точки на шпинделе представляют собой две основные формы установки с различными структурными конструкциями, положениями установки и функциональной ориентацией, образующими дополнительную систему позиционирования в современной автоматизированной обработке.
Настольные локаторы нуля Это устройства позиционирования, стационарно установленные на рабочем столе обрабатывающего центра, токарного или шлифовального станка. Они используют рабочий стол станка в качестве носителя, напрямую соединяются с приспособлением или основанием заготовки и обеспечивают быстрое позиционирование и зажим заготовки на поверхности рабочего стола. Этот тип локатора нуля представляет собой настольный локатор нуля с развитыми сценариями применения, охватывающими 65% сценариев использования нулевого локатора на средних и крупных производственных линиях серийной обработки, и является лучшим выбором для фиксированного позиционирования заготовки.
Локаторы нулевой точки, монтируемые на шпинделе, представляют собой прецизионные компоненты, установленные на конце шпинделя станка, при этом шпиндель выступает в качестве установочного носителя. Они в основном используются для динамического позиционирования инструментов, измерительных головок и специальных приспособлений, обеспечивая быстрое переключение и точное позиционирование между различными инструментами или устройствами обнаружения во время процесса обработки. Этот тип локатора основан на высокоскоростном вращении и точном движении шпинделя и подходит для требований позиционирования в реальном времени в процессе обработки.
Основное различие между двумя типами локаторов нуля начинается с места установки, которое напрямую определяет их механическую конструкцию, несущую способность, точность позиционирования и область применения. Устанавливаемые на столе локаторы нулевой точки ориентированы на статическую стабильность позиционирования, а локаторы нулевой точки, монтируемые на шпинделе, ориентированы на динамическую гибкость позиционирования, и оба имеют четкое разделение труда в процессе обработки.
Структурная конструкция настольных локаторов нуля ориентирована на высокую несущую способность и высокую стабильность, а общая конструкция состоит из четырех основных модулей: базового фиксированного компонента, позиционирующего основного компонента, компонента выполнения зажима и компонента защиты уплотнения. Основание изготовлено из высокопрочной легированной стали толщиной 25-40 мм и закреплено на рабочем столе станка с помощью высокоточных болтов с плоскостностью плоскости позиционирования в пределах 0,002 мм.
Общая высота устанавливаемых на столе локаторов нуля регулируется в пределах 45-70 мм, они имеют компактную конструкцию и надежную защиту от помех. Поверхность позиционирования обработана прецизионным шлифованием и закалкой и имеет твердость СПЧ58-62, которая обладает превосходной износостойкостью и может сохранять стабильную точность позиционирования после 500 000 раз многократного использования.
Установленные на шпинделе локаторы нуля предназначены для легкого и высокоскоростного вращения, основной целью которых является обтекаемая конструкция и уменьшенный вес. Общая конструкция состоит из компонента соединения шпинделя, компонента динамического позиционирования, компонента центробежного баланса и быстросменного компонента. Соединительный конец имеет стандартный интерфейс HSK или BT, который плотно соответствует коническому отверстию шпинделя станка, а радиальное биение составляет менее 0,001 мм.
Установленные на шпинделе локаторы нуля отказываются от частичной несущей способности в обмен на динамические характеристики с максимальной несущей способностью 5 кН, что позволяет обеспечить точность позиционирования при высокоскоростном движении. Поверхность обработана антикоррозийной и противоизносной технологией, адаптирующейся к высокочастотной вибрации и центробежной силе, создаваемой вращением шпинделя.
| Структурный параметр | Настольный локатор нуля | Локатор нуля, монтируемый на шпинделе |
| Твердость материала | HRC58-62 | СПЧ55-58 |
| Общий вес | 3-8 кг | 0,8-1,5 кг |
| Степень защиты | IP67 | IP65 |
| Форма подключения | Стационарное соединение рабочего стола | Коническое соединение шпинделя |
| Износостойкость | Высокий (500 000 раз использования) | Средний (300 000 раз использования) |
Позицией установки локаторов нуля, монтируемых на столе, является плоская поверхность или Т-образный паз рабочего стола станка, что является фиксированным режимом установки. Положение установки является постоянным, и после установки его нелегко разобрать, образуя фиксированную опорную точку на рабочем столе. Этот метод установки гарантирует, что система координат локатора полностью соответствует системе координат станка, а отклонение позиционирования, вызванное перемещением позиции, полностью исключается.
Настольные локаторы нуля могут устанавливаться в одиночном или комбинированном режиме. Одиночная установка подходит для обработки небольших заготовок, а комбинированная установка из 4-8 локаторов подходит для крупномасштабной обработки тяжелых заготовок. Расстояние установки можно регулировать в зависимости от размера заготовки с минимальной точностью регулировки 1 мм, что соответствует требованиям к позиционированию заготовок различных характеристик.
Процесс установки настольных локаторов нуля прост, и профессиональные специалисты могут выполнить калибровку и фиксацию одного локатора в течение 30 минут. После установки точность позиционирования может сохраняться в течение длительного времени без частой регулировки, что очень удобно для длительного непрерывного производства в обрабатывающих цехах.
Установленные на шпинделе нулевые локаторы устанавливаются на конце конического отверстия шпинделя станка, что относится к режиму динамической установки. Положение установки меняется при движении шпинделя, во время работы он находится в состоянии высокоскоростного вращения и трехосной навески. Этот метод установки требует чрезвычайно высокой соосности между локатором и шпинделем, чтобы избежать вибрации и отклонения точности, вызванных центробежной силой.
Локаторы нуля, монтируемые на шпинделе, в основном представляют собой одиночные установки и не могут использоваться в комбинации из-за ограничения пространства шпинделя. Они устанавливаются и разбираются с помощью автоматической системы смены инструмента станка, и весь процесс выполняется автоматически без ручного управления. Время установки и демонтажа одного локатора составляет менее 5 секунд, что обеспечивает безостановочную быструю смену производственного процесса.
Установка на шпиндельных локаторах нуля требует высокоточной динамической калибровки, а регулировку динамического баланса необходимо проводить в зависимости от частоты вращения шпинделя, чтобы обеспечить нахождение радиального биения в допустимых пределах при высокоскоростном вращении. Эту работу по калибровке обычно выполняет высокоинтеллектуальная автоматическая система калибровки станка.
Настольные локаторы нуля имеют низкую сложность монтажа и высокую послемонтажную стабильность, срок службы до 8-10 лет при нормальных условиях работы. Локаторы нуля, монтируемые на шпиндель, предъявляют высокие требования к точности установки и умеренную стабильность, срок службы составляет 5-6 лет, что в основном зависит от износа шпинделя при высокоскоростном вращении.
Настольные локаторы нуля не предъявляют особых требований к модели станка и совместимы с вертикальными обрабатывающими центрами, горизонтальными обрабатывающими центрами, портальными обрабатывающими станками и другим оборудованием. Локаторы нуля, монтируемые на шпинделе, должны соответствовать типу интерфейса шпинделя, а совместимость немного ниже, чем у продуктов, монтируемых на столе.
Настольные локаторы нуля имеют статическую конструкцию позиционирования с превосходной точностью позиционирования, а полная точность позиционирования может достигать ±0,002 мм , который может удовлетворить требования к точной обработке в аэрокосмической, медицинской технике, оптических приборах и других высокоточных областях. Точность позиционирования достигается за счет фиксированного положения установки и высокоточной обработки позиционирующего сердечника без влияния динамических факторов, таких как вращение и вибрация.
Точность повторного позиционирования настольных локаторов нуля составляет ±0,001 мм , что является самым высоким уровнем в компонентах статического позиционирования. После 100 000 повторных зажимов снижение точности позиционирования составляет менее 10%, что обеспечивает стабильную точность выходного сигнала. Эти характеристики делают его основным компонентом позиционирования на производственных линиях массовой точной обработки.
На точность позиционирования настольных локаторов нулевой точки вес заготовки не влияет. Даже при зажиме тяжелых заготовок весом 1000 кг и более точность позиционирования может поддерживаться в пределах стандартного диапазона, демонстрируя высокую стабильность точности выдерживания нагрузки.
Локаторы нуля, монтируемые на шпинделе, имеют конструкцию динамического позиционирования с полной точностью позиционирования ±0,003 мм , что немного ниже, чем у изделий, монтируемых на столе, но все же соответствует требованиям точности большинства автоматизированных машин. На точность позиционирования влияет скорость шпинделя: чем выше скорость, тем более строгие требования к контролю точности.
Точность повторного позиционирования локаторов нуля, установленных на шпинделе, составляет ±0,0015 мм , с хорошей стабильностью при высокоскоростном переключении. При скорости шпинделя 20000 об/мин снижение точности повторного позиционирования составляет менее 15%, что соответствует требованиям динамического позиционирования при переключении инструмента и измерительной головки.
Точность позиционирования локаторов нуля, установленных на шпинделе, в основном используется для позиционирования инструмента и онлайн-обнаружения с небольшой нагрузкой на позиционирование и с упором на динамическую точность. Это незаменимый компонент для высокоэффективной и высокоточной автоматизированной обработки.
Настольные локаторы нуля имеют высокую несущую способность в качестве ядра, максимальная статическая несущая способность одного локатора составляет 5000 кг и максимальная сила зажима 50 кН. Они могут стабильно зажимать тяжелые детали, такие как крупные механические детали, основы пресс-форм и автозапчасти, при этом не будет смещения или ослабления во время черновой и чистовой обработки.
Несущая способность настольных локаторов нуля может быть увеличена за счет комбинированной установки. 4 комбинированных локатора могут выдерживать максимальный вес 20 000 кг, что полностью соответствует требованиям позиционирования сверхбольших заготовок. Базовая конструкция усилена, деформация при полной нагрузке составляет менее 0,005 мм, что обеспечивает стабильность позиционирования заготовки.
Этот тип локатора хорошо адаптируется к спецификациям заготовок, подходит для заготовок размером от 100×100 мм до 5000×5000 мм, охватывая практически все размеры заготовок при традиционной обработке. Это наиболее широко используемый компонент позиционирования, несущий нагрузку, в обрабатывающей промышленности.
Локаторы нуля, монтируемые на шпинделе, ограничены несущей способностью шпинделя, максимальная динамическая несущая способность составляет 50 кг и максимальная сила зажима 5 кН. Они подходят только для крепления легких инструментов, измерительных головок и небольших приспособлений и не выдерживают больших нагрузок на заготовку.
Несущая конструкция локаторов нуля, монтируемых на шпинделе, ориентирована на динамический баланс, а не на статическую нагрузку. Чрезмерная нагрузка вызовет вибрацию шпинделя, снизит точность обработки и даже повредит шпиндельное оборудование. Поэтому данный тип локатора категорически запрещено использовать для позиционирования тяжелых заготовок.
Они подходят для небольших компонентов позиционирования, таких как инструменты и измерительные головки, с диапазоном размеров φ20–100 мм, а область применения нагрузки и размера относительно ограничена.
Установленные на столе локаторы нулевой точки обладают абсолютными преимуществами при тяжелых нагрузках и позиционировании крупногабаритных заготовок и являются лучшим выбором для черновой, чистовой обработки и многопроцессной обработки тяжелых заготовок. Установленные на шпинделе локаторы нуля подходят только для динамического позиционирования при небольшой нагрузке и используются для переключения инструментов и онлайн-обнаружения в процессе обработки.
| Индекс производительности | Настольный локатор нуля | Локатор нуля, монтируемый на шпинделе |
| Максимальная грузоподъемность | 5000 кг (single) | 50 кг (single) |
| Максимальная сила зажима | 50кН | 5кН |
| Применимый размер заготовки | 100мм-5000мм | 20 мм-100 мм |
| Деформация при полной нагрузке | <0,005 мм | <0,01 мм |
Настольные локаторы нуля в основном используют пневматические и гидравлические режимы зажима, из которых на пневматический зажим приходится 70% рынка приложений, с давлением зажимного воздуха 0,5-0,8 МПа и временем зажима 3-5 секунд. Гидравлический зажим подходит для сценариев тяжелых нагрузок: давление зажима 10–15 МПа и время зажима 5–8 секунд, что обеспечивает более высокую стабильность зажима.
Режим работы настольных локаторов нуля – полуавтоматический. После установки заготовки на место зажим и освобождение выполняются с помощью системы управления. Для перемещения заготовки требуется ручная помощь, а одиночный цикл зажима составляет 10–15 секунд. Хотя эффективность ниже, чем у изделий, монтируемых на шпинделе, они имеют очевидные преимущества при позиционировании тяжелых заготовок.
Усилие зажима установленных на столе локаторов нуля регулируется в зависимости от материала заготовки и требований обработки, чтобы избежать деформации заготовки, вызванной чрезмерной силой зажима, особенно подходит для тонкостенных деталей и заготовок из мягких материалов.
В локаторах нуля, монтируемых на шпинделе, используется только пневматический режим зажима с давлением воздуха зажима 0,4–0,6 МПа и сверхбыстрым временем зажима 1-2 секунды . Они полагаются на автоматическую систему смены инструмента станка, обеспечивающую полностью автоматический зажим и освобождение без каких-либо ручных операций, а эффективность работы является самой высокой при позиционировании компонентов.
Единичный цикл переключения локаторов нуля, установленных на шпинделе, составляет менее 5 секунд, что позволяет обеспечить бесперебойное производство в процессе обработки и значительно повысить общую эффективность обработки. Усилие зажима фиксировано и согласовано с компонентами с небольшой нагрузкой, без необходимости ручной регулировки, а операция проста и интеллектуальна.
Этот режим зажима полностью интегрирован с системой автоматического управления станком, которая может осуществлять управление рычажным механизмом с помощью программ обработки и соответствовать требованиям автоматизированных производственных линий без участия человека.
Установленные на столе локаторы нулевой точки подходят для фиксированного позиционирования заготовок с длительным временем обработки, например, при обработке пресс-форм, обработке автозапчастей и т. д. Установленные на шпинделе локаторы нулевой точки подходят для быстрой смены инструментов и измерительных головок с коротким временем обработки, например, при серийной обработке мелких деталей, онлайн-определении точности и т. д.
Настольные локаторы нуля широко используются в различных областях обработки, а основные сценарии применения охватывают 80% отрасли точной обработки, при этом наибольшая доля применения приходится на следующие отрасли:
При многовариантном и среднесерийном производстве настольные локаторы нуля могут сократить время регулировки приспособления более чем на 90 %, с первоначальных 2–3 часов ручной калибровки до 5–10 минут, что значительно сокращает время подготовки производства и снижает себестоимость продукции в среднем на 30 %.
Локаторы нуля, монтируемые на шпинделе, представляют собой специализированные компоненты позиционирования, которые в основном используются в сценариях, требующих динамического позиционирования и быстрого переключения, с концентрированными областями применения:
Установленные на шпинделе локаторы нуля являются ключевыми компонентами для реализации интеллектуальной обработки, которая может повысить эффективность обработки мелких деталей более чем на 40% и снизить долю ручного вмешательства до менее чем 5%, отвечая потребностям развития интеллектуального производства.
Устанавливаемые на столе локаторы нулевой точки обладают универсальной адаптируемостью и подходят для всех областей обработки, требующих позиционирования заготовки. Установленные на шпинделе локаторы нулевой точки обладают профессиональной адаптируемостью, подходят только для автоматизированной обработки с требованиями динамического позиционирования, и они образуют взаимодополняющие отношения в промышленных приложениях.
Средний срок службы настольных локаторов нуля составляет 8-10 лет Изнашивающимися деталями сердечника являются позиционирующий сердечник и уплотнительное кольцо, которые можно регулярно заменять для продления срока службы. Регулярное техническое обслуживание простое: необходимо только очищать поверхность железными опилками и смазочно-охлаждающей жидкостью один раз в неделю и добавлять смазочное масло один раз в 3 месяца.
Стоимость обслуживания настольных локаторов нуля невелика: ежегодные затраты на обслуживание составляют менее 5% от стоимости оборудования. Частота отказов чрезвычайно низка, менее 0,5% при нормальном использовании, и он может работать непрерывно в течение 24 часов без сбоев, адаптируясь к длительному производству в мастерских.
Экономическая эффективность настольных локаторов нуля чрезвычайно высока при тяжелых нагрузках и долгосрочном использовании. Первоначальные инвестиции могут окупиться в течение 1-2 лет за счет экономии производственного времени и затрат на рабочую силу.
Средний срок службы локаторов нуля на шпинделе составляет 5-6 лет Из-за износа при высокоскоростном вращении основными изнашиваемыми деталями являются блок динамического позиционирования и модуль балансировки, стоимость замены которых высока. Регулярное техническое обслуживание требует динамической калибровки весов каждый месяц и точного определения веса каждые 3 месяца.
Стоимость обслуживания локаторов нуля, установленных на шпинделе, высока: ежегодные затраты на обслуживание составляют 10-15% от стоимости оборудования. Частота отказов составляет 1-2%, а для обслуживания требуются профессиональные специалисты, что немного выше, чем сложность обслуживания настольных изделий.
Экономическая эффективность установленных на шпинделе локаторов нуля отражается в автоматизированных и высокоэффективных сценариях обработки, которые могут окупить инвестиционные затраты за счет повышения эффективности производства в течение 2-3 лет.
Устанавливаемые на столе локаторы нуля имеют низкие первоначальные инвестиции, длительный срок службы и низкие затраты на техническое обслуживание, а также самые высокие показатели затрат при традиционной обработке. Установленные на шпинделе локаторы нуля требуют высоких первоначальных инвестиций, короткого срока службы и высоких затрат на техническое обслуживание, а также экономически эффективны при специализированной автоматизированной обработке.
Покупатели B2B должны отдавать приоритет выбору настольных локаторов нуля при соблюдении следующих условий, которые соответствуют 65% потребностей предприятия в закупках:
Для корпоративных закупок настольные локаторы нулевой точки представляют собой универсальное позиционирующее оборудование с широкими сценариями применения и высокой окупаемостью инвестиций, которое может удовлетворить производственные потребности нескольких станков и нескольких процессов и является предпочтительным выбором для большинства обрабатывающих предприятий.
Покупателям B2B следует выбирать локаторы нуля, монтируемые на шпинделе, если они соответствуют следующим профессиональным требованиям:
На большинстве обрабатывающих предприятий приоритет должен быть отдан настройке локаторов нулевой точки, монтируемых на столе, для удовлетворения основных потребностей в позиционировании заготовки, а затем настройке локаторов нулевой точки, установленных на шпинделе, в соответствии с потребностями автоматизированного производства для формирования полной системы позиционирования. Такая схема комбинирования позволяет максимизировать эффективность производства и снизить затраты на закупки.
A: Основное различие заключается в монтажном положении и функции: настольный фиксируется на рабочем столе для статического позиционирования заготовки, шпиндельный устанавливается на шпинделе для динамического позиционирования инструментов и измерительных головок.
О: Да, локаторы нулевой точки, установленные на столе, используются для позиционирования заготовки и не влияют на высокоскоростную работу шпинделя, что является обычным режимом согласования.
A: Точность позиционирования при установке на столе составляет ± 0,002 мм, при установке на шпиндель - ± 0,003 мм, а статическая точность при установке на столе выше.
О: Нет, локаторы нуля, установленные на шпинделе, подходят только для легких нагрузок, с максимальной несущей способностью 50 кг и не могут зажимать тяжелые детали.
О: Срок службы составляет 8-10 лет, низкий уровень отказов и простое регулярное обслуживание.
Ответ: Настольные локаторы нуля больше подходят для позиционирования заготовок в массовом производстве, отличаются высокой эффективностью и низкой стоимостью.
A: Для установки на стол требуется калибровка один раз в год, для установки на шпиндель требуется динамическая калибровка каждый месяц, а частота калибровки для установки на шпиндель выше.
О: Да, они могут сформировать полноценную систему позиционирования, которая является стандартной конфигурацией автоматизированных обрабатывающих центров.
A: Пневматический зажим составляет 3-5 секунд, гидравлический зажим составляет 5-8 секунд, с высокой эффективностью.
О: Да, они используют стандартные интерфейсы, совместимые с 99% рабочих столов обычных станков, с высокой адаптируемостью.