發布日期：2022-10-09 點擊率：108
在實際生產操作中，時間就是金錢，因此機械效率成為制造商們是否盈利的決定性因素。這促使制造企業開始關注那些能為其提供提高生產率的方法和工具的領先供應商。其中，瑞典加工工具供應商System 3R International AB公司開發出能夠降低加工振動的工件箝位卡盤。新的系統不僅能夠提高金屬切削速度，而且能夠改善精度，并減少銑床和其他加工中心的磨損。
普通的卡盤不能完全控制由于切削工具碰撞和旋轉產生的動態力引起的工件振動。因此，為了避免加工流程中的不穩定性，操作工降低切削速度，使加工出來的工件符合所需的精度。然而，即使在低速情況下，仍存在一些無法消除的振動，這會導致工件末端產生鑿痕和皺痕。所以工件需要兩步或者三步流程才能消除缺陷，得到光滑的工件末端。低速和額外的加工不僅延長了整個加工流程的時間，而且加速切削工具的磨損，使其不得不經常更換。
瑞士一家制造高速銑床的公司使用VDP卡盤改善了銑削流程，
在轉向速度為10,000rpm的情況下，切削深度提高了兩倍。
減振卡盤的優勢
加工系統的工作速度和加工質量主要依賴于彈性系統中三個主要部件之間的動態穩定性：機床、刀具和工件夾持系統。機床業長期以來廣泛地研究如何改進切削工具和加工中心的穩定性。但是，其中僅很少工作用于研究工件夾持系統的動態特性。工件夾持系統通常是剛性部件，System 3R公司花費了多年時間來研究夾持系統的動態特性，開創性地發明了減振托盤式卡盤(VDP)，并申請了專利。新的減振托盤系統在結構剛度內混合了黏彈性聚合物和金屬襯托，提高了系統的減振性能。新型VDP能夠吸收工件振動以及大部分的切削刀具振動，因此提升了整個加工流程的動態性能，這使得操作工能夠以更高的速度運行加工中心，在降低刀具磨損的同時提高加工精度。部件加工也因此能夠做到一步到位，既滿足嚴格的尺寸容許量，又有助于將末端粗糙度降至一微米。由于VDP獨特的性能，使很多制造商青睞于此產品，并且采用VDP制造精密部件的公司也從中受益匪淺。
客戶滿意報告
瑞典汽車零部件供應商Liding? Produktion AB，總經理Bojan Stefanov表示，他們的五軸銑床使用VDP減振卡盤，現在能夠將以前需要二次加工的部件只需一次加工就能達到要求的末端表面光滑度。不僅如此，他們發現現在機床的速度比原來提高了一倍，并且使用壽命是原來的兩倍。
類似的，德國Ingersoll切削刀具公司使用VDP制造鈦合金飛機零部件，縮短32%的加工時間，改善表面末端粗糙度72%。葡萄牙MGM模具公司使用VDP將銅制電極的加工時間縮短40%。日本的Epic Yamada公司為半導體生產精密模具，使用VDP縮短一半的加工時間，并延長了加工時所使用刀具的使用壽命。瑞士一家制造高速銑床的公司使用VDP卡盤改善了銑削流程，在轉向速度為10,000rpm情況下，使得切削深度提高了兩倍，從原來的3mm增至9mm，極大地提高了金屬加工速度。
VDP未來的商業前景非常樂觀
根據來自Gardner研究院的統計，自2001年全球在機床業的總體投資增加70%，2006年的增長率更是超過了10%，達到了五百九十六億美元。機床業的不斷發展會提升VDP在這個行業的銷量，并且很多機床營造商對于將VDP集成在他們的產品中，非常感興趣。
振動測試的關鍵作用
System 3R公司研發部經理Amir Rashid博士一直領導團隊為公司設計新產品，也是VDP產品開發的主要負責人。在VDP項目中，工程師們通過調整厚度和外形的大小，調整減振部件的預載荷，來對VDP進行細微的調整，使其能夠減少預測的振動載荷，這些振動載荷在整個加工流程中，會隨著工件材料的切削而有所變化。
使用LMS Test.Lab開發VDP，使其工件夾緊系統能夠降低加工振動，
提高技術切削速度的同時提高精確度，減少工具磨損。
汽車零部件制造商Lidingo Produktion AB公司，使用標準工件夾緊裝置加工部件需要兩次才能成形，但是使用VDP只需一次成形。
“設計的結構具有足夠的靜態剛度，以及很高的動態剛度，能夠在預期的頻率范圍內降低加工振動，同時還能在準確的位置上夾緊工件，”Rashid說。“困難在于如何精確地判定出在預期頻率范圍內所需的阻尼量級，同時還要保持足夠的剛度。在我們的開發流程中，LMS Test.Lab軟件起到了關鍵性作用，能夠有效地完成大量振動試驗并快速分析數據。”
System 3R公司采用的LMS試驗系統包括兩套LMS SCADAS III數據采集前端，每個前端配有八個數據采集通道，和內置信號調理功能。每個前端都與LMS Test.Lab軟件相連，能夠在在統一集成的平臺上進行試驗控制、測量、結果分析、數據管理和報告生成。
設計柔性系統
Rashid解釋說開發流程開始的時候，對沒有VDP的工件和加工中心進行了振動測試。工程師將加速度傳感器安裝在不同的位置上，使用力錘敲擊結構，從而判定它們的動態特性。工況中各種速度下的試驗，是在機器不同運轉頻率下測量系統振動。
根據這些試驗采集的數據，LMS Test.Lab構成動畫式模態振型和工作變形圖形(ODS)，來顯示硬件的變形情況。此外，時域的振動幅值通過傅立葉變換，轉換為頻域分析，能夠進一步研究系統在各種頻率下的響應。在這些頻率圖中，LMS Test.Lab使用“柱“狀的彩色尖峰值來清楚的標明共振頻率，這樣就無需再花費數個小時從原始FRF數據中尋找共振頻率。LMS Test.Lab的自動化功能為這個項目節省了大量時間，并且在準確性更高的同時保持了數據的一致性。
振動數據的分析功能使得工程師能夠計算出通過部件傳遞的能量，從而判定出設計夾緊裝置的接觸面所需的阻尼級。根據以前的實際經驗，工程師了解聚合體的吸收性質，因此，他們設定了接觸面的大小，達到期望的減振效果。
基于這些特定的要求，構建VDP物理樣機，進行同樣的結構模態試驗和工況試驗。使用LMS Test.Lab對加工過程進行了試驗，顯示出安裝了VDP系統的工件測得的振動幅值有所降低。安裝VDP和沒有安裝VDP測量的試驗數據之間進行比較，通過反復試驗測試，來調整阻尼接觸面的設計，盡可能地減少振動，同時還要保持工件的穩定性并符合夾緊系統的裝配要求。
集成性試驗平臺的優勢
“由于開發新的產品理念，需要反復進行振動試驗，LMS Test.Lab為我們提供了一個統一的測試平臺，使得我們提高了試驗的速度和精確度，“Rashid表示。“以前，我們需要一個單獨的軟件進行模態和工況試驗的數據采集，一個軟件負責模態分析，然后是第三個軟件用于生成加工試驗頻率圖。”他解釋說由于系統之間是相互獨立的，不同的人使用這些軟件，通常會造成常規開發流程的延遲。此外，不同系統之間的數據交換也非常耗時，并且容易出現錯誤，因為很多情況下數據不能完全轉化，因此不得不進行手工操作。
“我們需要一個獨立的、集成的平臺來幫助我們以更快的速度，更準確地實現振動試驗。我們需要快速試驗，并同時獲得結果，而不希望在不同的系統之間相互切換。使用LMS Test.Lab，我們能夠在幾個小時內就完成試驗和分析結果。工作效率的提高對于我們來說至關重要，因為我們為了滿足各種加工應用和不同的工件尺寸而設計各種模型，包括為某些客戶特制的VDP。“
Rashid認為LMS Test.Lab的工作表和模板特別有利于縮短振動試驗的設置時間。“LMS Test.Lab有很多針對特性功能的工作表，例如模態試驗、時域數據處理和信號測試，“他說。此外，模板還有儀器靈敏度設置，和其他自動化實現的功能，不再需要工程師手工設置。System 3R報告指出試驗的設定時間至少減少30%。
“LMS Test.Lab使得我們能夠更快更準確地進行各種振動試驗，避免了時間的延誤，并降低了出錯的概率。從商業角度來看，隨著全球制造業的迅猛發展，我們只有不斷創新才能穩固公司在全球市場的領軍位置，而LMS系統正是我們技術創新的最佳合作伙伴。”
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