V priemysle presného obrábania sú nulové lokátory hlavnými polohovacími komponentmi, ktoré vytvárajú jednotný súradnicový referenčný systém pre obrobky, upínacie prípravky a obrábacie stroje, čím eliminujú opakované chyby polohovania a zlepšujú efektivitu výroby. Stolové nulovacie lokátory a vretenové nulovacie lokátory sú dve hlavné inštalačné formy s odlišnými konštrukčnými návrhmi, inštalačnými polohami a funkčnými orientáciami, ktoré tvoria doplnkový polohovací systém v modernom automatizovanom obrábaní.
Stolové nulové lokátory sú polohovacie zariadenia pevne inštalované na pracovnom stole obrábacieho centra, sústruhu alebo brúsky. Berú pracovný stôl obrábacieho stroja ako nosič, priamo sa spájajú s prípravkom alebo základňou obrobku a realizujú rýchle polohovanie a upnutie obrobku na povrchu pracovného stola. Tento typ nulového lokátora je a nulový lokátor namontovaný na stole s vyspelými aplikačnými scenármi, ktoré pokrývajú 65 % scenárov použitia nulového miesta vo výrobných linkách na stredné a veľké dávkové obrábanie, a je prvou voľbou pre pevné polohovanie obrobkov.
Nulovacie lokátory namontované na vretene sú presné komponenty inštalované na konci vretena obrábacieho stroja s vretenom ako inštalačným nosičom. Používajú sa hlavne na dynamické polohovanie nástrojov, meracích hláv a špeciálnych prípravkov, čím sa realizuje rýchle prepínanie a presné polohovanie medzi rôznymi nástrojmi alebo detekčnými zariadeniami počas procesu obrábania. Tento typ lokátora sa spolieha na vysokorýchlostnú rotáciu a presný pohyb vretena a je vhodný pre požiadavky na polohovanie v reálnom čase v procese obrábania.
Hlavný rozdiel medzi týmito dvoma typmi nulových lokátorov začína od montážnej polohy, ktorá priamo určuje ich mechanickú štruktúru, nosnosť, presnosť polohovania a rozsah použitia. Nulovacie lokátory namontované na stole sa zameriavajú na statickú stabilitu polohovania, zatiaľ čo nulovacie lokátory namontované na vretene sa zameriavajú na dynamickú flexibilitu polohovania a tieto dva majú jasné rozdelenie práce v procese obrábania.
Konštrukčný návrh stolových nulových lokátorov je orientovaný na vysokú nosnosť a vysokú stabilitu a celková konštrukcia sa skladá zo štyroch základných modulov: základný pevný komponent, polohovací hlavný komponent, komponent na vykonávanie upínania a komponent na ochranu tesnenia. Základňa je vyrobená z vysoko pevnej legovanej ocele s hrúbkou 25-40 mm a je upevnená na pracovnom stole obrábacieho stroja pomocou vysoko presných skrutiek s rovinnosťou polohovacej roviny do 0,002 mm.
Celková výška stolových nulových lokátorov je ovládaná medzi 45-70 mm, s kompaktnou konštrukciou a silnou schopnosťou proti rušeniu. Polohovacia plocha je upravená presným brúsením a kalením, s tvrdosťou HRC58-62, ktorá má vynikajúcu odolnosť proti opotrebeniu a dokáže udržať stabilnú presnosť polohovania po 500 000-násobnom opakovanom použití.
Nulovacie lokátory namontované na vretene sú navrhnuté pre ľahké a vysokorýchlostné otáčanie, s efektívnou štruktúrou a zníženou hmotnosťou ako hlavným cieľom. Celková konštrukcia sa skladá z komponentu pripojenia vretena, komponentu dynamického polohovania, komponentu odstredivého vyváženia a komponentu rýchlej výmeny. Pripojovací koniec využíva štandardné rozhranie HSK alebo BT, ktoré je tesne prispôsobené kužeľovému otvoru vretena obrábacieho stroja a radiálne hádzanie je menšie ako 0,001 mm.
Nulté lokátory namontované na vretene sa zriekajú čiastočnej nosnosti výmenou za dynamický výkon, s maximálnou nosnosťou 5 kN, so zameraním na presné polohovanie pri vysokorýchlostnom pohybe. Povrch je ošetrený antikoróznou a protioderovou technológiou, prispôsobujúcou sa prostrediu vysokofrekvenčných vibrácií a odstredivej sily generovanej rotáciou vretena.
| Štrukturálny parameter | Stolový nulový lokátor | Nulový lokátor namontovaný na vretene |
| Tvrdosť materiálu | HRC58-62 | HRC55-58 |
| Celková hmotnosť | 3-8 kg | 0,8-1,5 kg |
| Stupeň ochrany | IP67 | IP65 |
| Formulár pripojenia | Pevné pripojenie pracovného stola | Kuželové pripojenie vretena |
| Odolnosť proti opotrebovaniu | Vysoká (500 000 krát použitia) | Stredná (300 000 krát použitia) |
Inštalačná poloha nulových polohovačov namontovaných na stole je rovný povrch alebo oblasť T-drážok pracovného stola obrábacieho stroja, čo je režim pevnej inštalácie. Inštalačná poloha je trvalá a po inštalácii sa nebude dať ľahko rozobrať, čím sa vytvorí pevná referenčná poloha na pracovnom stole. Tento spôsob inštalácie zaisťuje, že súradnicový systém lokátora je úplne konzistentný so súradnicovým systémom obrábacieho stroja a odchýlka polohy spôsobená pohybom polohy je úplne eliminovaná.
Stolové nulové lokátory môžu byť inštalované v jednoduchom alebo kombinovanom režime. Jednoduchá inštalácia je vhodná pre malé obrábanie obrobkov a kombinovaná inštalácia 4-8 lokátorov je vhodná pre veľké obrábanie ťažkých obrobkov. Inštalačný priestor je možné nastaviť podľa veľkosti obrobku s minimálnou presnosťou nastavenia 1 mm, čo spĺňa požiadavky na polohovanie obrobkov rôznych špecifikácií.
Proces inštalácie stolových nulových lokátorov je jednoduchý a profesionálni technici môžu dokončiť kalibráciu a fixáciu jedného lokátora do 30 minút. Po inštalácii je možné dlhodobo udržiavať presnosť polohovania bez častého nastavovania, čo je veľmi vhodné pre dlhodobú nepretržitú výrobu v obrábacích dielňach.
Nulovacie lokátory namontované na vretene sú inštalované na konci kužeľového otvoru vretena obrábacieho stroja, patriace do režimu dynamickej inštalácie. Inštalačná poloha sa mení s pohybom vretena a počas prevádzky je v stave vysokej rýchlosti otáčania a trojosového prepojenia. Tento spôsob inštalácie vyžaduje extrémne vysokú súosovosť medzi lokátorom a vretenom, aby sa predišlo vibráciám a odchýlkam presnosti spôsobeným odstredivou silou.
Nulovacie lokátory namontované na vretene sú väčšinou samostatné inštalácie a nemožno ich použiť v kombinácii z dôvodu obmedzeného priestoru vretena. Inštalujú sa a demontujú prostredníctvom systému automatickej výmeny nástrojov obrábacieho stroja a celý proces sa dokončí automaticky bez ručnej obsluhy. Doba inštalácie a demontáže jedného lokátora je kratšia ako 5 sekúnd, čo umožňuje nepretržité rýchle prepínanie vo výrobnom procese.
Inštalácia nulových lokátorov namontovaných na vretene vyžaduje vysoko presnú dynamickú kalibráciu a nastavenie dynamického vyváženia sa musí vykonať podľa otáčok vretena, aby sa zabezpečilo, že radiálne hádzanie je v povolenom rozsahu pri vysokorýchlostnej rotácii. Tieto kalibračné práce sú zvyčajne ukončené automatickým kalibračným systémom obrábacieho stroja s vysokou inteligenciou.
Stolové nulové lokátory majú nízku náročnosť inštalácie a vysokú stabilitu po inštalácii, pričom životnosť je až 8-10 rokov za bežných pracovných podmienok. Nulté lokátory namontované na vretene majú vysoké požiadavky na presnosť inštalácie a strednú stabilitu, so životnosťou 5-6 rokov, čo je ovplyvnené hlavne opotrebovaním vretena pri vysokej rýchlosti otáčania.
Stolové nulové lokátory nemajú žiadne špeciálne požiadavky na model obrábacieho stroja a sú kompatibilné s vertikálnymi obrábacími centrami, horizontálnymi obrábacími centrami, portálovými obrábacími strojmi a inými zariadeniami. Nulovacie lokátory namontované na vretene musia zodpovedať typu rozhrania vretena a kompatibilita je o niečo nižšia ako u produktov namontovaných na stole.
Nulovacie lokátory namontované na stole využívajú dizajn statického polohovania s vynikajúcou presnosťou polohovania a dosahujú komplexnú presnosť polohovania ±0,002 mm , ktoré môžu spĺňať požiadavky na presné obrábanie letectva, lekárskeho vybavenia, optických prístrojov a iných vysoko presných polí. Presnosť polohovania vychádza z pevnej montážnej polohy a vysoko presného opracovania polohovacieho jadra bez rušenia dynamických faktorov, ako je rotácia a vibrácie.
Presnosť opakovaného polohovania nulových lokátorov namontovaných na stole je ±0,001 mm , čo je najvyššia úroveň v komponentoch statického polohovania. Po 100 000 opakovaných upnutiach je útlm presnosti polohovania menší ako 10 %, pričom sa zachováva stabilný presný výstup. Tento výkon z neho robí základný polohovací komponent vo výrobných linkách hromadného presného obrábania.
Presnosť polohovania nulových lokátorov namontovaných na stole nie je ovplyvnená hmotnosťou obrobku. Dokonca aj pri upínaní ťažkých obrobkov s hmotnosťou 1 000 kg alebo viac je možné presnosť polohovania zachovať v rámci štandardného rozsahu, čo vykazuje vysokú presnosť presnosti pri zaťažení.
Nulovacie lokátory namontované na vretene využívajú dizajn dynamického polohovania s komplexnou presnosťou polohovania ±0,003 mm , ktorá je o niečo nižšia ako pri stolových produktoch, no stále spĺňa požiadavky na presnosť väčšiny automatizovaného obrábania. Presnosť polohovania je ovplyvnená rýchlosťou vretena a čím vyššia je rýchlosť, tým prísnejšie sú požiadavky na kontrolu presnosti.
Presnosť opakovaného polohovania nulových lokátorov namontovaných na vretene je ±0,0015 mm s dobrou stabilitou pri vysokorýchlostnom prepínaní. Pri rýchlosti vretena 20 000 ot./min. je útlm presnosti opakovaného polohovania menší ako 15 %, čo sa prispôsobuje požiadavkám dynamického polohovania pri prepínaní nástroja a meracej hlavy.
Presnosť polohovania nulových lokátorov namontovaných na vretene sa používa hlavne na polohovanie nástroja a online detekciu, s malým polohovacím zaťažením a so zameraním na dynamickú presnosť. Je to nenahraditeľný komponent pre vysokoúčinné a vysoko presné automatizované obrábanie.
Stolové nulové lokátory sú navrhnuté s vysokou nosnosťou ako jadrom, s maximálnou statickou nosnosťou jedného lokátora 5000 kg a maximálna upínacia sila 50 kN. Môžu stabilne upnúť ťažké obrobky, ako sú veľké mechanické diely, základne foriem a automobilové diely, a počas hrubého obrábania a dokončovacieho obrábania nedôjde k žiadnemu posunu alebo uvoľneniu.
Nosnosť stolových nulových lokátorov môže byť superponovaná kombinovanou inštaláciou. 4 kombinované lokátory unesú maximálnu hmotnosť 20 000 kg, čo plne spĺňa požiadavky na polohovanie super veľkých obrobkov. Základná konštrukcia je vystužená a deformácia je menšia ako 0,005 mm pri plnom zaťažení, čo zaisťuje stabilitu polohy obrobku.
Tento typ lokátora má silnú prispôsobivosť špecifikáciám obrobku, vhodný pre obrobky s rozsahom veľkostí od 100 mm × 100 mm do 5 000 mm × 5 000 mm, pokrývajúci takmer všetky veľkosti obrobkov pri konvenčnom obrábaní. Je to najpoužívanejší nosný polohovací komponent v obrábacom priemysle.
Nulté lokátory namontované na vretene sú obmedzené nosnosťou vretena s maximálnou dynamickou nosnosťou 50 kg a maximálna upínacia sila 5 kN. Sú vhodné len na upínanie ľahkých nástrojov, meracích hláv a malých prípravkov a neznesú veľké zaťaženie obrobkov.
Nosná konštrukcia nulových polohovačov namontovaných na vretene sa zameriava skôr na dynamickú rovnováhu ako na statické zaťaženie. Nadmerné zaťaženie spôsobí vibrácie vretena, zníži presnosť obrábania a dokonca poškodí zariadenie vretena. Preto je prísne zakázané používať tento typ lokátora na ťažké polohovanie obrobku.
Sú vhodné pre malé polohovacie komponenty, ako sú nástroje a meracie hlavy, s rozsahom veľkostí φ20 mm – φ100 mm a rozsah použitia zaťaženia a veľkosti je relatívne obmedzený.
Stolové nulovacie zariadenia majú absolútne výhody pri vysokom zaťažení a polohovaní obrobkov vo veľkom meradle a sú prvou voľbou pre hrubé obrábanie, dokončovacie obrábanie a viacprocesové obrábanie ťažkých obrobkov. Nulovacie lokátory namontované na vretene sú vhodné len na dynamické polohovanie s malým zaťažením a používajú sa na prepínanie nástrojov a online detekciu v procese obrábania.
| Výkonnostný index | Stolový nulový lokátor | Nulový lokátor namontovaný na vretene |
| Maximálna nosnosť | 5000 kg (single) | 50 kg (single) |
| Maximálna upínacia sila | 50kN | 5kN |
| Použiteľná veľkosť obrobku | 100-5000 mm | 20 mm - 100 mm |
| Deformácia pri plnom zaťažení | <0,005 mm | <0,01 mm |
Stolové nulové lokátory využívajú hlavne pneumatické a hydraulické upínacie režimy, z ktorých pneumatické upínanie predstavuje 70 % aplikačného trhu, s upínacím tlakom vzduchu 0,5 – 0,8 MPa a upínacou dobou 3 – 5 sekúnd. Hydraulické upínanie je vhodné pre scenáre s veľkým zaťažením, s upínacím tlakom 10-15MPa a dobou upínania 5-8 sekúnd, čo poskytuje väčšiu stabilitu upnutia.
Prevádzkový režim stolových nulových lokátorov je poloautomatický. Po umiestnení obrobku na miesto sa upnutie a uvoľnenie dokončí prostredníctvom riadiaceho systému. Na manipuláciu s obrobkom je potrebná manuálna pomoc a jeden cyklus upnutia trvá 10-15 sekúnd. Aj keď je účinnosť nižšia ako u produktov namontovaných na vretene, má zjavné výhody pri polohovaní ťažkých obrobkov.
Upínacia sila nulových polohovačov namontovaných na stole je nastaviteľná, ktorú je možné nastaviť podľa materiálu obrobku a požiadaviek na obrábanie, aby sa zabránilo deformácii obrobku spôsobenej nadmernou upínacou silou, zvlášť vhodné pre tenkostenné diely a obrobky z mäkkého materiálu.
Nulovacie lokátory namontované na vretene využívajú iba pneumatický režim upínania s tlakom vzduchu 0,4 – 0,6 MPa a ultra rýchlym časom upnutia 1-2 sekundy . Spoliehajú sa na automatický systém výmeny nástrojov obrábacieho stroja, ktorý realizuje plne automatické upnutie a uvoľnenie bez akejkoľvek ručnej obsluhy a prevádzková efektivita je najvyššia pri polohovaní komponentov.
Jediný spínací cyklus nulových lokátorov namontovaných na vretene je kratší ako 5 sekúnd, čo môže realizovať nepretržitú výrobu v procese obrábania a výrazne zlepšiť celkovú efektivitu obrábania. Upínacia sila je pevná a zladená s ľahko zaťaženými komponentmi bez potreby manuálneho nastavovania a obsluha je jednoduchá a inteligentná.
Tento režim upínania je úplne integrovaný s automatickým riadiacim systémom obrábacieho stroja, ktorý dokáže realizovať prepojenie s obrábacími programami a spĺňať požiadavky bezobslužných automatizovaných výrobných liniek.
Stolové nulovacie lokátory sú vhodné pre pevné polohovanie obrobkov s dlhým jednorazovým obrábacím časom, ako je obrábanie foriem, obrábanie autodielov atď. Vretenové nulovacie lokátory sú vhodné pre rýchle prepínanie nástrojov a meracích hláv s krátkym časom obrábania, ako je dávkové obrábanie malých dielov, online detekcia presnosti atď.
Nulovacie lokátory namontované na stole sa široko používajú v rôznych oblastiach obrábania a hlavné aplikačné scenáre pokrývajú 80 % odvetvia presného obrábania s najvyšším podielom aplikácií v nasledujúcich odvetviach:
Vo viacodrodovej a stredne sériovej výrobe môžu stolové nulovacie lokátory skrátiť čas nastavenia prípravku o viac ako 90%, z pôvodných 2-3 hodín manuálnej kalibrácie na 5-10 minút, čím sa výrazne skráti čas prípravy výroby a znížia sa výrobné náklady v priemere o 30%.
Nulovacie lokátory namontované na vretene sú špecializované polohovacie komponenty, ktoré sa používajú hlavne v scenároch vyžadujúcich dynamické polohovanie a rýchle prepínanie, s koncentrovanými oblasťami použitia:
Nulovacie lokátory namontované na vretene sú kľúčovými komponentmi na realizáciu inteligentného obrábania, ktoré môže zlepšiť efektivitu obrábania malých dielov o viac ako 40 % a znížiť mieru manuálnych zásahov na menej ako 5 %, čím spĺňa vývojové potreby inteligentnej výroby.
Na stôl namontované nulové lokátory majú plnú priemyselnú prispôsobivosť, vhodné pre všetky oblasti obrábania vyžadujúce polohovanie obrobku. Nulovacie lokátory namontované na vretene majú profesionálnu prispôsobivosť, sú vhodné len pre automatizované obrábanie s požiadavkami na dynamické polohovanie a tieto dva tvoria komplementárny vzťah v priemyselných aplikáciách.
Priemerná životnosť stolových nulových lokátorov je 8-10 rokov a opotrebiteľné časti jadra sú polohovacie jadro a tesniaci krúžok, ktoré je možné pravidelne vymieňať, aby sa predĺžila životnosť. Bežná údržba je jednoduchá, stačí raz týždenne vyčistiť povrch železných pilín a reznú kvapalinu a raz za 3 mesiace doplniť mazací olej.
Náklady na údržbu stolových nulových lokátorov sú nízke, s ročnými nákladmi na údržbu menej ako 5 % z ceny zariadenia. Poruchovosť je extrémne nízka, pri bežnom používaní menej ako 0,5 % a dokáže pracovať nepretržite 24 hodín bez poruchy, čím sa prispôsobí dlhodobej výrobe v dielňach.
Cenová výkonnosť stolových nulových lokátorov je extrémne vysoká pri vysokom zaťažení a pri dlhodobom používaní. Počiatočná investícia sa môže vrátiť do 1-2 rokov vďaka ušetrenému výrobnému času a mzdovým nákladom.
Priemerná životnosť vretenových nulových polohovačov je 5-6 rokov , ovplyvnené opotrebovaním pri vysokej rýchlosti otáčania, hlavnými opotrebujúcimi sa časťami sú dynamická polohovacia jednotka a vyvažovací modul s vysokými nákladmi na výmenu. Bežná údržba vyžaduje kalibráciu dynamickej váhy každý mesiac a detekciu presnosti každé 3 mesiace.
Náklady na údržbu nulových lokátorov namontovaných na vretene sú vysoké, s ročnými nákladmi na údržbu 10-15% z ceny zariadenia. Miera zlyhania je 1-2% a na údržbu sú potrební profesionálni technici, čo je o niečo viac ako náročnosť údržby produktov namontovaných na stole.
Nákladová výkonnosť nulových lokátorov namontovaných na vretene sa odráža v automatizovaných a vysoko účinných scenároch obrábania, ktoré môžu získať späť investičné náklady prostredníctvom zlepšenej efektívnosti výroby v priebehu 2-3 rokov.
Stolové nulové lokátory majú nízku počiatočnú investíciu, dlhú životnosť a nízke náklady na údržbu s najvyšším nákladovým výkonom pri konvenčnom obrábaní. Nulovacie lokátory namontované na vretene majú vysoké počiatočné investície, krátku životnosť a vysoké náklady na údržbu a sú nákladovo efektívne pri špecializovanom automatizovanom obrábaní.
B2B nákupcovia by mali uprednostniť výber stolových nulových lokátorov pri splnení nasledujúcich podmienok, ktoré sú v súlade so 65 % potrieb podnikového obstarávania:
Pre podnikové obstarávanie sú stolové nulové lokátory univerzálne polohovacie zariadenia so širokými aplikačnými scenármi a vysokou návratnosťou investícií, ktoré dokážu splniť výrobné potreby viacerých obrábacích strojov a viacerých procesov a sú preferovanou voľbou pre väčšinu obrábacích podnikov.
B2B kupujúci by si mali zvoliť nulové lokátory namontované na vretene, ak spĺňajú nasledujúce profesionálne požiadavky:
Pre väčšinu strojárskych podnikov by mala byť prioritou konfigurácia nulových lokátorov namontovaných na stole, aby vyhovovali základným potrebám polohovania obrobku, a potom konfigurácia nulových lokátorov namontovaných na vretene podľa potrieb automatizovanej výroby, aby sa vytvoril kompletný polohovací systém. Táto kombinovaná schéma môže maximalizovať efektivitu výroby a znížiť obstarávacie náklady.
Odpoveď: Hlavný rozdiel spočíva v montážnej polohe a funkcii: namontovaný na stole je upevnený na pracovnom stole pre statické polohovanie obrobku, namontovaný na vretene je inštalovaný na vretene pre dynamické polohovanie nástrojov a meracích hláv.
Odpoveď: Áno, na polohovanie obrobku sa používajú nulové lokátory namontované na stole a neovplyvňujú vysokorýchlostnú prevádzku vretena, čo je konvenčný režim prispôsobenia.
Odpoveď: Presnosť polohovania pri montáži na stôl je ±0,002 mm, pri montáži na vreteno je ±0,003 mm a statická presnosť pri montáži na stôl je vyššia.
Odpoveď: Nie, nulovacie lokátory namontované na vretene sú vhodné len pre ľahké bremená s maximálnou nosnosťou 50 kg a nemôžu upnúť ťažké obrobky.
Odpoveď: Životnosť je 8-10 rokov, s nízkou poruchovosťou a jednoduchou rutinnou údržbou.
Odpoveď: Nulovacie lokátory namontované na stole sú vhodnejšie na polohovanie obrobkov v hromadnej výrobe, s vysokou účinnosťou a nízkymi nákladmi.
Odpoveď: Stolík namontovaný potrebuje kalibráciu raz ročne, namontovaný na vretene potrebuje dynamickú kalibráciu každý mesiac a frekvencia kalibrácie namontovaná na vretene je vyššia.
Odpoveď: Áno, môžu tvoriť kompletný polohovací systém, ktorý je štandardnou konfiguráciou automatizovaných obrábacích centier.
Odpoveď: Pneumatické upínanie je 3-5 sekúnd, hydraulické upínanie je 5-8 sekúnd, s vysokou účinnosťou.
Odpoveď: Áno, používajú štandardné rozhrania, kompatibilné s 99 % všeobecných pracovných stolov obrábacích strojov, so silnou prispôsobivosťou.