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終端加工業攻堅利器 提升稼動率管理能力

圖4 : 正河源開發的最新一代刀具影像測量校正儀,可在機台外側量測,並直接調整刀具刃高及鎖固刀片螺絲的特性,減省校刀時間與生產成本。(source:正河源)
圖4 : 正河源開發的最新一代刀具影像測量校正儀,可在機台外側量測,並直接調整刀具刃高及鎖固刀片螺絲的特性,減省校刀時間與生產成本。(source:正河源)

[作者 陳念舜]

受到新冠肺炎(COVID-19)疫情衝擊,今年Q1工具機產業既延續2018年中美貿易戰未解,成長持續探底,又以營收占比最重的金屬切削加工領域在航太、汽車、電子等產業受創最深,相關上游供應鏈該如何協助加工業者,維持生產稼動率及智能化管理將成為顯學。

因應現今工具機和終端產品工藝不斷推陳出新,主要工法可概分為金屬切削與金屬成型兩大類,前者係透過車、銑、鑽、鉋、磨等方式,搭配各式刀具削除不需要的金屬工件部份,甚至還有雷射、放電等非傳統型工具機;後者則利用沖壓、剪折、鑄鍛等方式讓工件成型。

根據台灣區工具機暨零組件工業同業公會(TMBA)最新整理今(2020)年1-4月工具機累計出口金額為7.38億美元,相較於去年同期下滑25.9%,其中金屬切削工具機產品出口金額約6.13億美元,約比去年同期減少26.1%;金屬成型工具機產品出口金額為1.25億美元,比去年同期減少25%。

圖1 : 菱鵬貿易引進刀具設定儀的功用,將機台上架刀的工作都轉移到刀具設定儀運作,以提升機台稼動率。(source:菱鵬貿易)
圖1 : 菱鵬貿易引進刀具設定儀的功用,將機台上架刀的工作都轉移到刀具設定儀運作,以提升機台稼動率。(source:菱鵬貿易)

另有別於金屬成型加工業者較重視少量多樣化的客製化開發能力、多軸機台或加工刀具的差異性,工具機產業的金屬切削領域更強調機台大批量生產稼動率和智能化管理,也是近年來因為這波疫情衝擊中國大陸、日、韓、歐、美等製造產業受創最深者,國內外刀具或零配件等上游供應鏈廠商固然無法倖免,也持續透過代理引進、自主開發,而逐漸協助客戶提升機台稼動率與智能化管理能力。

菱鵬引進歐日系品牌 滿足使用者不同加工需求

面對當前由於疫情引發危機造成挑戰,正極大影響著所有人的日常生活,許多國家陸續實施封城鎖國措施,造成運輸、物流困難;甚至引發上游缺料、生產缺工,下游無法出貨等人、物斷流的影響,將會造成經濟成長相當大幅度衰退,各地機械業市場的業務下降也無法避免。

隨著今年國內外展會紛紛遞延,對於整體機械業及代理商引進產品也確實受到影響,原本菱鵬貿易預計在今年三月份舉行的台南自動化機械暨智慧製造展,也延期到七月舉辦,將自動化生產結合工業機器人展示。

菱鵬貿易身為台灣代理商,旗下各有來自於德國ALBRECHT公司製造鑽頭夾頭、瑞士DIXI公司製造全碳化鎢鋼、耐磨削的鑽石刀具;以及日本BIG公司、IWATA公司製造中心倒角鑽頭等歐日系品牌產品,供應一般加工業者使用。

另因應現今在機台上架刀已屬舊式作法,浪費時間與金錢,強調工具機就是要持續不間斷加工來提升稼動率,才能搏取最大收益!所以讓加工的前置作業顯得更為重要,尤其是在一般加工時的刀具校正與補正過程中,只要有其中一個環節出錯,後續將會造成撞刀、加工精度不良、品質無法穩定等重大損失。

該公司引進刀具設定儀的功用,就是要將機台上架刀的工作都轉移到刀具設定儀運作,讓機台能夠持續不間斷生產、加工,以提升機台稼動率。同時滿足所有客戶追求維持加工精度與品質穩定的方式,可藉之進行刀具的偏擺檢測、破損檢驗、精度確認及刀具壽命管理等。目前所代理的義大利製SPERONI全自動刀具設定儀共有3種等級產品,包含:基本型ESSENTIA、高階型MAGIS、全自動型FUTURA等,以滿足所有客戶的不同市場定位需求。

菱鵬貿易也在去年最新引進代理德國LANG零點定位系統、五軸虎鉗及自動化上下料系統等,適合現今工業4.0潮流的自動化生產應用產品。其中的RoboTrex自動化系統與CNC工具機之間的溝通簡單,無論是新機或現有機器都能適用來提高效率。包含利用其高度靈活的創新專利推車系統,即使在無人值班的夜間或週末假日,也能保證較長的機械加工時數和CNC工具機稼動率;以及虎鉗斜角安裝,確保最大的空間利用率;透過離線準備工作,毋須停機就能快速重新上料。

圖2 : 菱鵬貿易引進代理的德國LANG零點定位系統、五軸虎鉗及自動化上下料系統等,迎合現今工業4.0潮流。(source:菱鵬貿易)
圖2 : 菱鵬貿易引進代理的德國LANG零點定位系統、五軸虎鉗及自動化上下料系統等,迎合現今工業4.0潮流。(source:菱鵬貿易)

菱鵬貿易指出,RoboTrex 52自動裝卸系統的核心,為其取得專利的虎鉗垂直放置系統,得以確保最大程度利用空間,達成最佳化配置。如依零件大小不同,一般手推車最多可儲存42個虎鉗,RoboTrex 52則可選配多達4部手推車,代表儲存容量可以增至168個虎鉗。進而利用自動手推車作為虎鉗的儲存介質,與工業機器人緊密配合,進行自動化上下料作業,該手推車的外部預裝,可使得RoboTrex 52自動化系統能在數秒內重新配備,確保不會引起CNC工具機不必要的停機時間。

正河源自主開發刀具 協助強化客戶智能管理能力

另一家台灣刀具大廠正河源公司則重視產品的本質面,透過嚴格的品質檢驗,輔以高階檢驗設備來維持高精度與穩定性,可在終端加工業的客戶追求智慧自動化的製造流程裡,維持長時間生產的品質穩定,實現最高效率、高精準的加工應用條件,方便用於刀具壽命管理,有效撫平因為品質不穩定而增加的管理成本。且始終保持與歐美專業刀具廠商共同研發關係,並整合刀桿、刀具、刀片與輔助工具等多樣性產品,為品質管控與研發技術加值。

旗下KOVIT品牌所推出新一代PCD/PCBN精密刀片系列產品,便分別在選用刀片材質、製程及成品加工檢測設備方面採用了超高標準,先採用歐洲奈米級超微粒鑽石/氮化硼基材,透過精密設備進行切割,以真空焊接製程黏著於刀片上;再經過奈米級研磨設備加工研磨修整,最後以高精密顯微鏡設備檢測,達到合乎標準要求的高精度質量刀片,而鎖定國內外高精密、高速與高效等高端市場的加工需求,搶攻歐美航太、汽機車、電子產業加工等專業領域市場。

過去曾榮獲2018年台灣精品獎的鋁合金密齒形刀頭,即為因應龐大電子相關周邊配件高速加工需求,以及開拓新的航太、自行車、機車、模具等產業須精密加工之領域,降低客戶採購進口刀具的費用。可在刀座設計微調結構,針對刀片進行μm級調整;並配合動平衡調整設計,以減少於高速旋轉時的動平衡誤差,從而獲得良好的加工表面。

所採用的聚晶鑽石刀片,具備硬度、抗壓強度高及耐磨度良好等優點,可適用於高速切削場合,獲得最佳加工精度和效率,免研磨即達到鏡面等級。且因為刀頭具備中心出水功能,得以針對切削刀尖點噴射切削液,有效冷卻工件減少應變,以延長刀具壽命;具備徑向和軸向調整動平衡裝置,能利用移動槽中的質量以改變所在平面,縮減刀把與刀頭結合處的力矩,提升刀具動平衡等級,延長刀具壽命;提升刀具不平衡量等級,而得到較精確的加工尺寸,確保機械主軸的使用壽命。

例如過去在電子零組件大廠加工CPU所用配件的工藝時,原本使用的刀頭為了滿足客戶對於表面粗糙度的要求,僅能裝夾一片PCD刀片來加工,導致必須在夾具夾持的工件上預留讓刀的空間,造成每次被加工材數量減少,效率也十分低落。

圖3 : 正河源推出的鋁合金密齒形刀頭開拓新的航太、自行車、機車、模具等產業須精密加工之領域,降低客戶採購國外刀具的費用。(source:正河源)
圖3 : 正河源推出的鋁合金密齒形刀頭開拓新的航太、自行車、機車、模具等產業須精密加工之領域,降低客戶採購國外刀具的費用。(source:正河源)

如今配合正河源可調整刃差及動平衡的密齒形刀頭,使用整個面銑刀頭裝夾8刃PCD刀片加工,還能符合客戶對表面粗糙度要求,讓夾具上可夾持的被加工材倍增;且刃數增加後,亦可提升工作床台進給來提升效率,使之最後得到的表面粗糙度從0.299μm提升到0.046μm,大幅提升後製程的穩定性。

同時為了配合工具機客戶採用周邊各式刀庫、刀座/塔、超音波刀把等關鍵零組件,推動伺服自動化整合、加工難切削材;或是刀具管理系統最佳化,透過RFID系統、QR code、無線區域網路等,提供相關數據與CNC數控系統、AGV等自動上下料系統高度整合。

正河源公司表示,由於過去該公司推出的鋁合金密齒形刀頭,也曾受到市場上客戶反應刀頭校準過於曠日廢時的痛點,所以決定積極投入開發對刀儀產品,除了符合現今市場上一般應用需求,也能用來改良校準密齒型刀頭使用;進而搭配合作夥伴的RFID系統,以及原本便佈局多年,埋入晶片的刀桿,結合該公司對刀儀,為客戶規劃智能化管理產線。

目前配合正河源開發的最新一代刀具影像測量校正儀,其有別於自家前一代量表接觸式產品,改用視覺非接觸量測;並搭配X-Z軸移動手輪以調整刀具定位,能依序校正密齒刀每片刀長、刃高與外徑,得到加工件最佳表面光潔度。

預料將可替代現有市場上低階廉價的量表型機種,以及高階昂貴的自動測量校正儀,而在機台外側量測,並直接調整刀具刃高及鎖固刀片螺絲的特性,防止造成干涉、不必另行停機卸刀,將加快使用者調整效率,減省校刀時間與生產成本。

接下來還會持續擴增功能,包含用來測量不同刀長和外徑,甚至是針對刀片的R/C角或階梯狀;進而加入工具機智能化系統,可將刃高、外徑校正等數據直接輸入控制器,不必再經過人工運算,提升刀具管理效能。

【欲閱讀更豐富的內容,請參閱智動化SmartAuto雜誌 2020 年第 59 期6 月號】

2020.6月(第59期)綠能機房:實現智慧製造背後的寧靜革命
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