Нам часто задают такой вопрос: «Мы много лет используем Jergens Ball Lock на горизонтальных центрах. Для новой ячейки выбрать нулевое базирование или сохранить ту же систему?» Единого ответа нет. Обе системы базируют приспособление и прижимают его без индикаторной выверки. Однако принцип работы различается, и именно это определяет выбор для следующего станка.
Эта статья не сводится к противопоставлению старой Ball Lock и новой системы нулевого базирования. Ball Lock остаётся разумным выбором для многих задач с плитами приспособлений. Сама Jergens предлагает обе системы: Ball Lock Mounting System и собственные модули нулевого базирования ZPS. Важно определить, какую задачу должен выполнять интерфейс.
Две системы — разные задачи
Ball Lock соединяет две плоские поверхности: плиту приспособления и подкладную плиту, грань установочной колонны или стол станка. Оператор укладывает плиту приспособления, вводит через неё зажимные стержни во втулки и затягивает установочный винт в каждом стержне.
В системе нулевого базирования механизм блокировки находится в приёмном модуле со стороны станка. На нижней стороне приспособления, тисков или паллеты закреплены тяговые пальцы. При опускании сборки модуль захватывает эти пальцы. В зависимости от модели блокировка выполняется вручную, пружинами с пневматическим разжимом либо по команде станка или робота.
Основное различие заключается не в точности, а в том, кто приводит блокировку в действие и где размещены её элементы.
Как Ball Lock базирует и зажимает
Jergens объясняет принцип через пару установочных пальцев. В подкладной плите расположены две прецизионные приёмные втулки. Два стержня проходят через направляющие втулки в плите приспособления и входят в приёмные втулки. По данным Jergens, достаточно двух точек базирования. Большее число «скорее мешает, чем помогает».
Блокировка механическая. Установочный винт в головке стержня давит на центральный шарик, который выдвигает три шарика в коническую поверхность приёмной втулки. Это стягивает плиты. Jergens указывает максимум два с половиной оборота до блокировки по сравнению примерно с десятью оборотами винта с цилиндрической головкой 1/2-13.
При проектировании позиции важны следующие детали:
- Обычно начинают с четырёх стержней. Jergens в большинстве случаев рекомендует не менее четырёх: два для базирования и зажима, ещё два только для зажима. Последние проходят через свободные отверстия с увеличением диаметра примерно на 0,030 дюйма (0,76 мм), чтобы не конфликтовать с базирующей парой.
- Точность зависит от изготовления подкладной плиты. Jergens указывает позиционную точность ±0,0005 дюйма (±0,013 мм), если межосевое расстояние приёмных втулок выдержано в пределах ±0,0002 дюйма (±0,005 мм) и используются две основные направляющие втулки. С одной основной и одной вспомогательной втулкой значение составляет ±0,0015 дюйма (±0,04 мм).
- Усилие прижима зависит от размера стержня. В таблице метрических стержней максимальное усилие прижима на один стержень составляет от 3,3 кН для диаметра 13 мм до 88 кН для диаметра 50 мм при рекомендованном моменте затяжки установочного винта.
- Толщина плиты определяется стержнем. Каждой длине стержня соответствует определённая толщина плиты приспособления; Jergens подчёркивает важность участка под головкой стержня.
- Температура. Стержни изготовлены из стали 4340 с твёрдостью 40–45 HRC; указан диапазон от −30 °C до 200 °C. Jergens также отмечает, что тепловое расширение плиты может изменять межосевое расстояние и повторяемость.
По данным Jergens, смена приспособления часто занимает менее минуты. Для оператора с шестигранным ключом и правильно изготовленной подкладной плитой это правдоподобно.
Как система нулевого базирования базирует и зажимает
Приёмный модуль базирует тяговый палец по конической поверхности и механически блокирует его внутри. Для модулей NEXTAS серии MFG каталог описывает механическую самоблокировку с пневматическим разблокированием, проверку герметичности посадки и очистку отверстия пальца. Для перечисленных модулей MFG-V1 с наружным размером 85, 125, 160 и 195 мм указаны повторяемость <0,003 мм и усилие зажима от 4 до 40 кН в зависимости от размера.
Начинать с пневматики необязательно. Ручные плиты NEXTAS нулевого базирования с шагом 52 и 96 мм разжимаются вручную, не требуют пневмолинии и имеют указанную повторяемость позиционирования <0,005 мм при усилии зажима 20 кН для 52 мм или 30 кН для 96 мм. Пневматические плиты нулевого базирования используют те же семейства пальцев с шагом 52/96 мм. Они блокируются пружинами и разжимаются воздухом; указана повторяемость <0,005 мм и усилие от 9 до 40 кН в зависимости от модели.
Практическое преимущество — свободная верхняя сторона приспособления. Через плиту ничего не проходит, и для зажима не нужен доступ ключом сверху.
Сопоставление систем
| Критерий выбора | Jergens Ball Lock | Нулевое базирование: примеры NEXTAS |
|---|---|---|
| Принцип базирования | Два стержня в двух приёмных втулках, как установочные пальцы | Тяговые пальцы базируются по конической поверхности внутри модуля |
| Принцип блокировки | Установочный винт выдвигает шарики в конус втулки | Механическая блокировка внутри модуля: ручная либо пружинная с пневматическим разжимом |
| Привод | Оператор с шестигранным ключом, доступ сверху | Оператор для ручной плиты либо станок/робот через клапан |
| Опубликованная повторяемость | Позиционная точность ±0,013 мм с двумя основными втулками и допуском расстояния между приёмными втулками ±0,005 мм | Модули MFG-V1 <0,003 мм; плиты 52/96 мм <0,005 мм |
| Указанное усилие | Максимальное усилие прижима на стержень: 3,3–88 кН в зависимости от размера | Усилие зажима на модуль: 4–40 кН в зависимости от модели |
| Съёмные элементы | При каждой смене стержни извлекаются | Пальцы остаются прикреплёнными к приспособлению или паллете |
| Доступ сверху | Головки стержней находятся на верхней поверхности плиты | Верхняя поверхность свободна для детали и инструментов |
| Воздух и управление | Не требуются | Ручным плитам не требуются; пневматическим моделям нужны воздух, клапаны и при необходимости датчики |
| Обратная связь состояния зажима | Не входит в базовую систему | Есть исполнения модулей с возможностью установки датчиков для блокировок ПЛК или робота |
Сопоставляйте цифры осторожно. Jergens указывает позиционную точность, зависящую от точности обработки отверстий подкладной плиты. NEXTAS указывает повторяемость модуля. Усилие прижима на стержень и усилие зажима на модуль также измеряются по-разному. Используйте таблицу для предварительного выбора, затем испытайте собственное приспособление на своём станке.
Когда Ball Lock подходит лучше
Я бы сохранил или выбрал Ball Lock в следующих случаях:
Подкладные плиты уже приобретены. Если в колоннах горизонтальных центров и подкладных плитах вертикальных центров уже есть отверстия под приёмные втулки, а набор приспособлений оснащён направляющими втулками, в это вложены реальные средства. Замена только ради более новой системы нулевого базирования мало оправданна, если условия задачи не изменились.
Крупные плоские плиты приспособлений меняют вручную. На большой плите два базирующих и несколько только зажимных стержней распределяют прижим по поверхности. Это хорошо подходит горизонтальному центру с ручной загрузкой, где оператор меняет приспособления несколько раз за смену.
На позиции нет сжатого воздуха. Для Ball Lock достаточно шестигранного ключа. Справедливости ради, ручным плитам NEXTAS воздух тоже не нужен.
Монтажная высота ограничена. Плита приспособления опирается непосредственно на подкладную плиту. Накладные модули или плиты нулевого базирования увеличивают высоту. Если хода по Z уже не хватает, сначала проверьте именно это.
Главный критерий — стоимость позиции. Позиция Ball Lock состоит из приёмных втулок, направляющих втулок и стержней. Клапаны, подготовка воздуха и программирование ПЛК не нужны. Здесь мы не публикуем сравнительные цены, но состав оборудования проще.
Когда нулевое базирование оправдывает затраты
Загрузку выполняет робот или сменщик паллет. Это главное отличие. Робот не может вставить четыре стержня через плиту и затянуть четыре установочных винта. С пневматическим модулем робот опускает паллету, клапан сбрасывает воздух, а пружины выполняют блокировку. Модули серии MFG также доступны в исполнениях с возможностью установки датчиков, чтобы ПЛК проверял состояние зажима до пуска шпинделя. В нашем списке проверок входов/выходов и состояний отказа роботизированной ячейки описано подключение сигналов.
При 5-осевой обработке важна свободная верхняя сторона приспособления. Головки стержней на поверхности плиты занимают место и требуют зазора для инструмента. Пальцы снизу не создают этой помехи.
Тиски и небольшие приспособления меняют много раз в день. На вертикальном центре с разнообразной номенклатурой оператор снимает одни тиски и устанавливает следующие. Нет съёмных стержней, которые можно уронить в поддон для стружки, и не требуется выдерживать момент затяжки.
Нужно знать, что паллета полностью села. В каталожном описании модулей NEXTAS серии MFG предусмотрены проверка герметичности посадки и очистка отверстия пальца. Для позиции Ball Lock очистку и посадку контролирует оператор. Это приемлемо при внимательном операторе и создаёт риск в ячейке без постоянного присутствия персонала.
Нужна более высокая опубликованная повторяемость без самостоятельной обработки отверстий под модули с допуском ±0,005 мм. Точный карман или плита всё равно необходимы, но базирующая геометрия находится внутри модуля.
Уже используете Ball Lock?
Пришлите чертёж приспособления или компоновку существующей подкладной плиты Ball Lock. Мы проверим, можно ли заменить её плитой нулевого базирования или использовать обе системы рядом, и прямо скажем, если переход не оправдан.
Использование обеих систем в одном цехе
Большинству цехов, которые ищут альтернативу Jergens Ball Lock, не нужно переоборудовать всё. Часто задачи разделяют так:
- Сохранить Ball Lock на колоннах горизонтальных центров и больших плитах приспособлений там, где система уже работает.
- Установить ручные плиты нулевого базирования на вертикальных центрах, где используют тиски и обрабатывают небольшие партии.
- Выбрать пневматику только для станка, на который устанавливают робота или сменщик паллет.
Два стандарта в одном цехе требуют дисциплины. Маркируйте паллеты, храните запасные части отдельно и не допускайте подгонки неподходящих деталей. Статья о дооснащении существующего стола системой нулевого базирования сравнивает монтаж на Т-пазы, подкладную плиту и координатную плиту. Если планируете закрепить плиту нулевого базирования на существующей плите Ball Lock через адаптер, пришлите чертежи. До принятия решения проверьте монтажную высоту и жёсткость.
Интерфейсы Ball Lock и нулевого базирования невзаимозаменяемы. Пальцы NEXTAS не блокируются в приёмной втулке Jergens; обратная замена также невозможна. Для смешанной компоновки нужна собственная переходная плита или адаптер.
Что отправить для сравнительного расчёта
Для содержательного ответа подготовьте:
- Модель станка, размеры стола и доступную высоту по Z.
- Чертёж существующей подкладной плиты или колонны с расположением приёмных втулок, если используется Ball Lock.
- Размеры приспособлений или паллет, полную массу с нагрузкой и самый тяжёлый режим резания.
- Как смена выполняется сейчас — оператором, сменщиком паллет или роботом — и как будет выполняться через год.
- Есть ли сжатый воздух на столе и нужен ли ПЛК сигнал зажима.
Если значение неизвестно, так и укажите. Лучше уточнить, чем гадать. В руководстве по запросу предложения приведён более полный список, а статья о стоимости системы нулевого базирования объясняет статьи затрат, которые часто упускают.
Не уверены, выбрать ли Ball Lock или нулевое базирование для новой ячейки?
Пришлите модель станка, чертёж подкладной плиты и описание загрузки приспособлений. Инженеры NEXTAS предложат компоновку модулей или плиты, перечислят нерешённые вопросы и рассчитают детали. Если для этого станка лучше подходит Ball Lock, мы об этом скажем.
Частые вопросы
Связана ли NEXTAS с Jergens?
Нет. NEXTAS не связана с Jergens, Inc., не пользуется её одобрением или спонсорством. Jergens и Ball Lock — товарные знаки их владельца. Названия используются только для описания системы, которая уже есть у покупателя или рассматривается им для сравнения.
Подходят ли пальцы нулевого базирования NEXTAS к приёмным втулкам Jergens Ball Lock?
Нет. Это разные интерфейсы. Стержень Ball Lock фиксируется в приёмной втулке тремя шариками, приводимыми установочным винтом. Тяговый палец системы нулевого базирования захватывается внутри приёмного модуля. Планируйте новый интерфейс или адаптер, а не простую замену деталей.
Всегда ли нулевое базирование точнее Ball Lock?
Не во всех случаях. Jergens указывает позиционную точность ±0,0005 дюйма (±0,013 мм), если межосевое расстояние приёмных втулок выдержано в пределах ±0,0002 дюйма и используются две основные направляющие втулки. NEXTAS указывает повторяемость <0,003 мм для модулей MFG-V1 и <0,005 мм для плит 52/96 мм. Эти показатели измеряются по-разному, поэтому подтвердите характеристики всей установки на своём станке.
Нужен ли сжатый воздух для нулевого базирования?
Не всегда. Ручные плиты NEXTAS с шагом 52 и 96 мм разжимаются вручную и не требуют воздуха. Пневматические плиты и модули серии MFG используют воздух для разблокирования, а без него остаются механически заблокированными. Подтвердите давление и схему по чертежу выбранной модели.
Нужно ли списывать подкладные плиты Ball Lock при переходе на нулевое базирование?
Нет. Многие цеха сохраняют Ball Lock на станках и приспособлениях, где система подходит, и добавляют нулевое базирование там, где смена частая или автоматизированная. Пришлите чертёж подкладной плиты: мы рассмотрим варианты, включая переходную плиту.
