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技術創新技術創新技術創新技術創新 服務貼心服務貼心服務貼心服務貼心
全球首創主軸預壓定量控制系統主軸預壓量測技術
零組件開發部
郭己誠
104年3月4日
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Machine Tool Spindle Preload 機台主軸預壓
• 為什麼預壓是很重要的?
–加工精度質量
–切削性能生產力
–主軸剛度-加工顫振
–主軸發熱
–軸承故障
–高速能力
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Table Mount Type
•Spindle Axial Stiffness Measurement
•Preload analysis by PPC Curve Method
•Mounted on Machine Table
•Rotating Spindle
•主軸軸向剛性量測•PPC曲線法的預壓力分析•安裝於機台工作台•主軸旋轉
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Spindle Bench Type
•Spindle Shop Use
•Common Tooling
•No Spindles alignment required.
•Slide Displacement System
•Easy Spindle Mounting
•Measurement Report
•主軸裝配現場使用•普通治具•無主軸對心需要•滑動位移系統•主軸安裝容易•測量報告
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Stationary spindle Vs. Rotating Spindle非旋轉主軸 VS 旋轉主軸
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非旋轉主軸 旋轉主軸
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Preload Control Today
� Dimensional Control
� Torque Control
� Natural Frequency Control
� Temperature Monitoring Control
� Push Pull Force Control
No Preload Force Control
Target Preload = Actual Preload (1/3)
Target Preload ≠ Actual Preload (2/3)
尺寸控制
轉矩控制
自然頻率控制
溫度監控
推拉力控制
無預緊力控制
目標預壓=實際預壓(1/3)
目標預壓 ≠實際預壓(2/3)
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Comparison
預緊測量常規方法
公差控制轉矩自然頻率溫度監測推拉檢查
沒有預壓定量測量
SpinTech方法
機械特性分析可重複的結果PC基礎的數據採集視覺顯示
定量分析
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Preload Adjustment預壓調整
Spindle Design Spring Preload Dimensional
Control
adjustment
Spacer
Adjustment
Bearing and
associated parts
Cost
Very High
XX
High
X
Low
OO
Spindle Stiffness Low
XX
High
O
High
OO
Spindle
Reliability
Low
XX
Medium
X
High
OO
Special
Skill required
Sliding Sleeve Spindle Gauging
Grinding
Preload
measurement
and Spacer
Adjustment
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Dimensional Control Adjustment
Gauging Spindle OD grinding內外隔環調整預壓
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Measuring Error Ranges 2量測誤差範圍
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Dimensional Control Limitation (Typical BT 40 Spindle)尺寸控制限制 (典型 BT 40 主軸)
Shaft Fit ±2µm
Bearing Assembly Clearance ±2µm
Angular Contact Angle ±1°
Max PL - 12µm 550N
Target PL - 6µm 180N
Min PL 0µm 0N
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Dimensional Gauging vs Standard Tolerance parts
尺寸量具 VS 標準公差
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Questions: 問題How many people use多少人使用
• Bearing Heater? 軸承加熱
• Shop Press? 氣壓
• Hydraulic Press? 油壓
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Shrink Fit vs Press fit
熱套 vs壓入
• Bearing Heater
軸承加熱
• Shaft fit 0-4 um T
心軸干涉 0-4 um
• Hydraulic Press
油壓
• Industrial Tight fit 0-25 um T
工業干涉量 0-25 um
• Tooling, Cylinder parts.
治具,油壓缸
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Spindle Performance and Cost主軸性能與成本
• Performance(性能) = Market Value increase by Quantitative Preload Control
(藉由定量預壓控制增加市場價值)
– Speed 速度
– Accuracy 精度
– Stiffness 剛性
– Temperature 溫度
– Reliability Life 可靠壽命
• Cost and Delivery = Profit 成本和交期=利潤
– Parts (Spindle, etc.) 機製件(主軸,等)
– Purchase (Bearing, etc.) 標準品(軸承,等)
– Assembly (Labor cost, time) 組裝(工時)
– Inventory 庫存
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Preload Control Tomorrow預壓控制的未來
1. Quantitative Preload ControlNo Measurement, No future
2. Spindle Performance vs. Preload
3. Define Target Preload for Machine & Application4. Preload Adjustment = Preload Control
1. 定量預壓控制沒有測量,無未來
2. 主軸性能與預緊3. 針對機台與應用定義目標預壓4. 預壓調整=預壓力控制
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Demo
Quantitative Analysis
Based on Spindle DATA
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PMC 案例分享
•同型式主軸,不同軸承接觸角
•每支主軸不同的剛性
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軸承接觸角15度 軸承接觸角25度
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主軸組裝異常
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軸承前隔環有間隙
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Thank you
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