在对机械加工的高精度、高速化需求不断提高时,卡盘作为机床和工件的中间接续作用越发重要起来。为满足用户追求多样化、高规格机械加工的要求,现正在不断开发各种各样的卡盘产品。另外,随着用户在海外建立工厂,如何适应扩大到世界的市场需求等,有很多围绕卡盘制造厂家的课题。
多种多样的种类 卡盘装于车床的主轴上,在车削加工时将工件准确地、牢固地卡住,是使工件稳定的用具。这些年不仅车床使用,机械加工时的旋转分度和FMS加工时代替可换工作台等,有各种各样的使用方法。
卡盘根据工件的形状和使用条件,有各式各样的种类。例如中间为实心型的、在中心有通孔的中空型等。前者为通常的卡具工件用,后者为圆棒等长尺寸加工时使用。
按照使用的动力区别,又分为利用液压、空压和电动等的动力卡盘和人工的手动卡盘。
日本工作机器工业会把卡盘按照不同的动力源,加上其结构、机理的因素进行了分类。
根据这些品种的生产数量,依次排列为:①动力卡盘(液压、燕尾槽形)②手动卡盘(三爪卡盘)③动力卡盘(液压、弹簧夹头)④动力卡盘(液压、倾斜轴式牵引型)⑤动力卡盘(空压、小型模板式夹头)⑥动力卡盘(空压、燕尾槽式:小型精密)⑦动力卡盘(液压、摇动牵引式)。
①是标准装在数控车床上的,②大多作为通用型普通车床或圆工作台以及加工中心的部件使用。③有各种形式的标准、特殊规格,不仅工业会会员,小型数控车床厂家甚至夹具厂也有生产,没有准确的生产数量。
从④到⑦的顺序不是很明确的。其中④在日本国内以帝国卡盘公司、北川铁工所、丰和工业等为主,有不少厂家在竞争,需求应该是不少的。⑤和⑥是小型数控车床厂家对于DVD机的机头等,作为小型零部件酌精密加工使用的。也有海外厂家的参与,因此有生产统计未能包括在内的,生产数量尚不清楚,但数量看来是不少的。
对于电磁卡盘、分度卡盘、真空卡具、冷冻卡具的实际状况也不是很清楚,但估计生产数量不会太多。
从该工业会的周边机器生产动态调查来看,是将卡具分为动力卡盘、手动卡盘、特殊卡盘三个品种并加以统计的。2002年这三个品种卡盘的生产情况(11个厂家)分别如下。
动力卡盘: 90,432台、49亿4,883万日元
手动卡盘:15,435台、11亿2,948万日元
特殊卡盘:l,140台、2亿8,074万日元
在“工件稳定用具”项目中,除上述三个品种以外,包括油缸等的“调节器”和“回转尖头”、“其他”在内,2002年为15万3,030台、金额为82亿7,327万日元。三个主要品种占全体“工件稳定用具”的构成比:数量为70%,金额为72%。
其中不属于工业会的卡盘厂家还有很多,总数量估计约为40家左右。 伺服驱动式在抬头 最近的产品开发倾向,是朝着适应高精度、高速化、减轻环境负担方向发展。
在高精度化方面,因采用了高精度零部件的组合和平衡较好的楔形结构,开发出了确保加工精度在10微米以内的高性能卡具。
在主轴高速化的对应方面,由于有成为障碍的离心力影响,导致不平衡(机械震动)、夹紧力衰减等课题,因此,脆弱材料的加工和不平衡的工件都被排在对象之外。在对取得平衡的工件进行精加工时,若使用不容易发生夹紧力衰减的弹簧夹头,则可适应高速的要求。现在由于卡具部件的轻量化,也在开发高速旋转时使离心力影响较小的产品。
由于动力源的力量比较强及运行成本等方面的特点,动力卡盘过去大都使用液压。但是最近,因伴随液压结构产生的发热影响加工精度、以及发生噪音、废油处理等环境方面的问题,开始出现置换的动向,使用气压和电动的逐渐多了起来。
利用电动时,有使用对卡盘的开合、回转头的卡紧、松开、尾架的中心压紧速度和强度都采用数字控制、可自由加减的伺服电机的品种。因卡盘的动作用数字控制,可以进行微妙的调整,对于很薄的工件和极细的工件也可作到基本不损伤。又因不是液压,还可减少影响加工精度的发热及减轻环境负担。
近来,加上价格竞争激烈的标准动力卡盘,有更加注重UBL(摇动牵引式)和导入方式为主的、采用订货生产的特殊用途卡盘的倾向。总之都在注重提高附加价值,和标准型的相比,特殊规格的卡盘生产效率还是比较低,即使增加了销售量,也未必能说增加利润。这种订货生产方式的特殊用途卡盘,帝国卡盘公司将它称之为“图样卡盘”。
无论多么高精度的卡盘,使用中都会产生磨损、划伤,导致精度降低。因此售后服务是必不可少的。
基于这些情况,作为今后国内卡盘生产厂家的着眼点,针对汽车相关厂家向海外发展的趋势,加强对海外使用卡盘的售后服务是销售的关键。
因此,卡盘厂家要同时考虑在海外有什么种类的卡盘、生产进行到什么程度等,似有必要准确把握当地的需求状况。
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