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新方法改善了平衡校正工艺
  2021-03-02      17

各种类型的应用都需要平衡校正。到目前为止,主流的物体平衡校正方式是通过削减的方式来完成的,例如机加工去重与激光去重。不过,我们已经为旋转零件开发出一种新型添加式平衡校正技术。这种新的工艺包含了高精度的不平衡度测量,精确的点胶,以及极快速固化、特殊配方的用于平衡校正的粘合剂。

旋转需要平衡校正

不仅安装新轮胎时需要平衡校正,大多数涉及到旋转组件的应用都需要平衡校正,例如电机、风扇、鼓风机、泵或涡轮。平衡度得到改善以后,震动与负荷会随之减少,设备的质量也因此得到提高。这样还可以提高转速,降低噪音,延长使用寿命。平衡校正的作用随处可见,比如,人手里握着一把钻头时,它可以确保震动程度很低;在牙医使用钻头时,平衡可以降低噪音,不会吓到病人;或者确保风扇以低噪音级别运行。

无论是哪个行业,汽车,航天航空,医疗技术或机械工程学,平衡校正都要求最高的精度。不平衡力正比于转速的平方,所以,转速翻倍时,需要四倍的努力以校正平衡。

与汽车轮胎平衡校正相反,在连续加工过程中,通常采用“消减”的方式来校正平衡,这意味着多余的材料会从被校正的物体上去除。在这类校正工艺中,必须始终准备用来“浪费”的材料,这样在需要校正平衡时,可以将它们部分去除。相反,添加式平衡校正技术更加节省材料,因为它只需要校正零件所需的准确的材料数量。

新的工艺:将高科技粘合剂用作平衡校正的化合物

如今,一种把粘合剂作为平衡校正化合物的全新的添加式校正工艺已经诞生。过去我们尝试过用双组分的环氧树脂来修正不平衡,可惜无法满足要求。这一工艺速度较慢,精度不够,而且不适合重复使用。

新研发的工艺采用了完全不同的方法,适合连续加工工业,能够满足最高的精度要求,且无需从工件上削减材料。最小修正精度低达 0.1 mg, 剩余不平衡为 1 mg*mm, 可以满足光学工业的要求。由于工艺可靠度极高,这种添加式手法同样适用不平衡度中等(50 到 100 mg*mm)的小型风扇。

做到这一点的原因是,不平衡度的测量精度比以往高出许多,因此,用于平衡校正的化合物的修正位置以及所需数量可以被准确地计算出来。一旦确定了数值,就可以使用光固化粘合剂来修正。这种粘合剂必须具备高密度特性,这样在粘合剂质量一定的前提下,仅需较少的体积。

由于速度快,体积精度高,这种粘合剂可以通过非接触式喷射技术,在一个或两个平衡面上涂抹。随后,采用高强度的紫外固化灯用几秒钟将粘合剂完全固化,并通过测量验证校正结果。此修正步骤完成后,整个平衡校正过程也即结束。

点胶和固化可以在测量工位进行,或在单独的工位上执行,视需要加工的周期时间而定。由于加工步骤是同时进行的,这一技术也可用于高产量加工,从小批量生产到大规模生产均可。

有竞争力的成本

在工业应用中,无论选择哪种工艺,除了技术方面的问题,成本效益也是十分重要的。如果考虑机加工、激光与粘合这三种平衡校正手段的成本 —— 机加工通常是投入成本最低的。但是,由此产生的工具成本、除尘除屑成本、以及工具更换所需的时间成本,最终会导致运行成本持续增加。

如果选择激光去重,那么一开始的投入成本最高;然而,它产生的运行成本最低,因此适合高产量应用。

粘合的投入成本通常介于另两种工艺(机加工和激光)之间。运行成本主要来自粘合剂(消耗品),常见的组件每单元需要 0.03 g 粘合剂。

从成本控制的角度看,在这三种方法之间做出选择时,需要考虑年产量和应用规模。在高端工业部门,在做决定时会更多考虑技术优势,而不是解决方案是否经济实惠。

机加工是一种长久的解决方案。但是,它需要额外的材料,会产生碎屑,而且探测时会出现各种问题,因此花费较多。激光工艺的精度较高,但也是一种“削减式”解决方案。

添加式校正工艺是较好的解决方案。喷射平衡校正的化合物,不需要浪费多余的材料,并且精度极高。而一些特定的组装线为了给轴承防尘,不允许使用“削减式”校正工艺。

抛开成见

用户需要抛开对所有三种工艺的成见,例如:粘合是否牢固,机加工已经过时,激光会导致微尘污染。用户应当客观地考虑它们各自的优势和劣势,计算它们的经济效益,并对它们做前期测试。

较短的生产节拍,不产生碎屑,精确地控制质量修正,这些都是选择新式添加式平衡校正工艺的理由。

作者:

Manfred Bobertag 博士,董事合伙人, Bobertag 精密机床制造公司

Karl Bitzer 博士,产品管理部门主管, DELO 工业粘合剂有限公司

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