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切削加工革新料法 夹治具厂商分向上下游整合
 

【作者: 陳念舜】2019年03月07日 星期四

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面对2018年Q3以来工具机产业景气持续下滑,仍有零组件厂商满手订单,主因即在於逆境中仍保有竞争力。若非藉自主研发产品,不断推陈出新,便是趁势满足更高阶或有转型客户需求。


尤其自中国大陆面对中美贸易战冲突以来,首先宣布的一系列应对措施中,便包含降低关税及外资准入门槛等,皆可见即便大陆汽车、3C电子等终端使用者於中美贸易战中首当其冲。其未来仍仰赖进囗高阶产品来刺激国内消费,或加速产业转型升级,自立自强;同时也让部份原先以采购欧、日系机械设备为主的客户,不得不为了cost down提升竞争力。


在目前制造业人、机、料、法的环节里,唯有机、料降低成本的效果最为明显,得以大幅提升改用台制机种意愿;甚至可化危机成转机,趁势开发过去未曾接触到的高阶使用者,协助提升毛利,例如部份汽车制造厂商为了满足电动车的高刚性、轻量化需求,而导入镍基/??镁合金,又要降低加工成本时,除了引进如欧系快换模组工法,也可采用材料相关解决方案。


其中,刀把为主轴与刀具之间最直接联结,当主轴与刀把接触面不隹时,精度一旦偏差2~3μm便会影响刀具及主轴寿命,增加不良率,进而影响加工效率。普慧企业(PARFAITE)自1982年成立以来,不仅从事精密/特殊刀把等系列产品设计、制作及销售,并强调无论在航太、工具机、汽机车零件、机壳、模具、3C电子等各类生产加工领域,都以确保客户品质为最高指标。针对客制化产品,或是更加繁复的加工流程,普慧还能提供最完整多款的刀把及专业服务,以满足客户的需求、提高效率、品质,满足高阶或有意转型升级客户需求。



图1 : 普慧与工研院机械所合作开发台湾首款自制马达内藏式高速主轴,也是全球唯一同时具备生产、设计该3款高品质产品技术的公司。(摄影/陈念舜)
图1 : 普慧与工研院机械所合作开发台湾首款自制马达内藏式高速主轴,也是全球唯一同时具备生产、设计该3款高品质产品技术的公司。(摄影/陈念舜)

普慧企业公司管理部万钟鸿表示,如因应国际航太制造业2025年须提高7倍产能,生产60,000具引擎燃烧室需求,在台湾的汉翔公司也已陆续成立机匣3~5厂,普慧期待未来能取代加工航太复材的国外品牌刀把。最新发表的液压刀把不仅强调可吸震、量化锁刀力数据;偏摆精度在刀具悬长柄径4倍时,可达3μm以下,比起於欧系厂商的2.5倍长、3μm、韩系厂商2.5倍长、5μm精度,普慧的刀具伸长量更长且精度更高。


现今还导入风机铸造、汽机车汽缸、煞车盘等加工知识及运用,高阶专用智慧产线需求,渐进落实高效加工,一把特殊刀具即可适用多种工序、制程,以缩短时间,让导入多轴复合加工机的客户,也有机会采用专用刀具解决方案。


@段标:掌握完整制程能力 兼顾高速、重切削主轴


此外,该公司自20多年前(1994)陆续向上游延伸进化,与工研院机械所合作开发台湾首款自制马达内藏式高速主轴,取代传统皮带、联结器传动方式,逐步进入工具机核心,也是全球唯一同时具备生产、设计该3款高品质产品技术的公司。



图2 : 普慧近期积极导入工业4.0概念,为客户提供创新加值的完整解决方案,包含可提供客户於刀把上选配安装低频RFID晶片,提供使用者记录加工过的工件和时间、次数等数据。(摄影/陈念舜)
图2 : 普慧近期积极导入工业4.0概念,为客户提供创新加值的完整解决方案,包含可提供客户於刀把上选配安装低频RFID晶片,提供使用者记录加工过的工件和时间、次数等数据。(摄影/陈念舜)

「目前主轴开始真正重视的是稳定度,而非精度、转速!」万钟鸿认为,该公司与其他同业最大不同,还在於拥有将近30年成熟稳健技术为基础,具备完整加工产线及高度零组件自制率,得以完整掌握制程,近期所推出的高速主轴系列产品涵括20,000~70,000r.p.m.应用领域。


其中24,000~36,000r.p.m.主轴/刀把,主要用於电子产业的高速雕刻机、钻铣加工中心机(Tapping Center),可加工智慧型手机曲面机壳、石墨模具等,2018年更正式推出能搭配欧系工具机的HSK-63A重铣削主轴。


@段标:增添刀具管理能力 提高产品附加价值


至於目前大环境的危机亦是转机,万钟鸿指出,加工客户往往为了Cost down,而须寻求不同管理工具和方法来提高价值、竞争力。该公司近期还积极导入工业4.0概念,为客户提供创新加值的完整解决方案。


包含可提供客户於刀把上选配安装低频RFID晶片,并通过动平衡检测之後,不仅可穿透金属传讯,提供使用者记录加工过的工件和时间、次数等数据。倘若客户换线生产时,就能自动读取归还的刀具,以确保进出纪录一致,省去不必要申请的人力评估与刀具管理的成本,甚至可用来识别员工技术能力等级。


再利用该公司累积多年的Domain know how,结合Apps软体、介面系统,於客户的智慧手机上显示机台转速、运转及切削时间、行程。并在领刀介面上显示,依制程领用的刀把顺序、种类、长度,和使用的次数与时间,使之物尽其用及确保精度,一旦预测寿命低於20%便开始停机、产线,或通知刀具室预备更换。


@段标:引进欧系快换模组 整合工艺解决方案


至於欧系夹治具在欧美地区已是相当成熟的商品,如德国DMG MORI整机厂客户愿意为了销售Total Solution,持续克服不同挑战。不像传统台湾厂商仅是零星、分散推动,又缺乏实务人才,整机客户则为省事只卖空机,采行低价竞争策略,故障後找不到人负责售後服务。


「面对现今工业4.0潮流,要谈自动化前,应先完成省力化。」即使德国刀具原厂也是先有数据,才能让使用者透过Bar code直接在现场领取。未来台湾厂商无论是否从工业2.0进入4.0时代,都必须先解决现有状况,才能导入智慧工厂的智慧生产,自动添加切削液、滑油和排屑;进而搜集大数据,并透过IoT连结ERP/CRM,待完成订单後出货,而非仅止於导入机器人而已。



图3 : 为了要满足客户多样少量化生产需求,用於加工汽机车零组件的综合加工中心机、车床等,必须确保能一次装夹加工完成,所以替换夹头要快又精准。(摄影/陈念舜)
图3 : 为了要满足客户多样少量化生产需求,用於加工汽机车零组件的综合加工中心机、车床等,必须确保能一次装夹加工完成,所以替换夹头要快又精准。(摄影/陈念舜)

如为了要满足客户多样少量化生产需求,用於加工汽机车零组件的综合加工中心机、车床等,必须确保能一次装夹加工完成,所以替换夹头要快又精准,有时比更换工件还难,现场人员才愿意执行。包含许多技术支援,必须透过SI系统整合商扮演最前端解决方案整合者的角色,了解客户每处痛点需求,辅导制程夹治具合理化,免得最後连顺利生产都困难,End User也免得被被绑架而失去know-how。


目前由台湾代理商、系统整合商依照各自工程背景,提供不同工艺的智慧解决方案,也持续引进德国、瑞士等地简易及兼顾精度的工法,改良或减省制程。可在4min内更换20~30kg夹头,还维持1mm精度,以减少二次加工机会;加入循环时段工时计算、夹具设计及合理化排屑方式,於7~8小时内只须更换工件,还不必人工除屑。


如德国HAINBUCH系列产品,便透过内建配合介面,使得夹固头与止动器同步完成拆卸与装置,奠定自动换线基础。可分别针对内/外径加工需求,透过各式模组化系统配套设计,让同颗夹头在30sec内快换装卸,仍能维持精度小於1条、重覆精度达nm等级;或轻易转换成内/外径及三爪夹持、传动顶针加工,使得夹具交换不再是耗时过程,而是竞争的优势。


且即使采购了高阶多轴机种,也应该要有专用工法或工具,足以改变或降低对於材料品质要求,降低成本与大陆业者竞争,又能造出轻量、性能又好的产品;进而投入智慧生产,提高夹持合理性与加工精密性,达成可检知、量化与控制目标。


「要卖的应该是制程工艺,而非工具!」举例来说,当德国Audi汽车在打造轻量化全铝制汽车时,便能因此协助当地铝轮圈供应商减省约20%材料重量,每辆汽车的4颗轮圈重量与一颗相当,刚性又堪比原来厚重的材料,即便要改为锻造的移除量也较少。


**刊头图(source:http://www.machiningnews.com/)


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