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小批量無人外圓磨削工藝

小批量無人外圓磨削工藝

國際活躍的 MPS Micro Precision Systems AG (MPS) 始終依賴磨削工藝來處理 IT02 公差區域內要求嚴苛的高精度組件。該公司共有七台 Studer 磨床，擁有首屈一指的外圓磨削專業知識。歸功於自動化和流程優化，即使是中型系列也可以在 24h/7d 無人值守的情況下靈活生產。得益於靈活的生產單元，未來的項目和原型可以更快地推向市場。

MPS 擁有 400 多名員工，是一種特殊的“隱形冠軍”，早在 1969 年，MPS 誕生的公司 RMB（Roulments Miniatures Bienne SA）就在為阿波羅任務開發組件。Biel 擁有 250 名員工，是 MPS 集團最大的工廠，擁有 140 多台車床、銑床、磨床、拋光機和腐蝕機。
(本文文末附上**MPS公司背景資訊)


對磨床的持續投資

Michael Bazzan（生產經理）：“我們目前擁有七台 Studer 磨床，擁有強大的磨削能力來生產高精度部件。這些磨床是根據我們不同的批量範圍量身定制的，範圍從單件生產到每年 25,000 件。

根據批量大小的範圍，七台 Studer 機器中的三台目前配備了自動裝載系統。下面重點介紹用於生產滾珠絲槓的 Studer S33 和靈活生產單元（Flex Cell）領域的 Studer S21。


用於原型製作的柔性製造單元

Didier Noirjean –（Flex 單元經理）：Flex 單元最近作為一個自給自足的製造單元集成到外圓磨削生產中，以便為原型和新開發設置磨削工藝，而無需干預生產。由於這個靈活的生產單元，我們從開發到成品部件的速度明顯加快。Studer S21 的決定性因素是它可以非常快速地進行轉換，並針對不同的組件進行靈活設置。偏心磨削工藝也可以通過 S21 實現。在這方面，Studer S21 完美地滿足了我們的要求。

雖然 Flex Cell 主要關注原型，但系列零件在其他六台 Studer 機器上加工。其中包括高精度滾珠絲槓。


看看 Studer S21，它在柔性生產單元 (Flex Cell) 中發揮作用。此處的原型部件（鋁製泵轉子）經過精密研磨。說到靈活性：也可以毫無問題地生產偏心磨削工藝。


核心競爭力滾珠絲槓
最小的滾珠絲槓的滾珠直徑為 0.8mm。所有組件均由 MPS 內部開發和製造，包括滾珠。更大系列的哥特螺紋絲槓在全自動 Studer S33 上製造。

如今，MPS高精度循環滾珠絲槓在全球範圍內部都有需求，除此之外，還用於高性能顯微鏡和望遠鏡系統中，以精確定位鏡頭。

用於高精度應用的滾珠絲槓
M. Nercide：“除此之外，我們正忙於研發這些精密螺紋主軸。MPS Microsystems 開發的透鏡組極其平滑和精確定位方面的專業知識使該公司能夠為變焦和激光束聚焦系統等光學元件提供高性能對準系統。


適應客戶要求的系統

MPS Microsystems 微型滾珠絲槓或滾珠絲槓完全由不銹鋼製成，並通過雙螺母定位，可對端部間隙進行微調。這些主軸通常是定制的，由於其磨削螺紋的高精度，保證了幾乎無摩擦的運動。說到定制，有多種定制滾珠絲槓可供選擇。

J. Grosjean：“像這樣的應用需要最高的精度和定位精度——100% 無間隙。這正是我們的主軸系統的優勢所在。我們在最嚴格的公差範圍內磨削所謂的哥特式螺紋牙形，這使我們能夠將徑向和側面遊隙減少到零。

全天候加工：原材料和成品滾珠絲槓由 3 軸線性機器人“交易”。

哥特式螺紋：從固體研磨

哥特式螺紋形式直接從硬化的毛坯中研磨而成。與 Studer 一起為這些哥特式螺紋形式開發了一個宏(macro)。使用該宏，磨削參數可以非常快速地適應相應的螺紋主軸。

U. Weyermann（Fritz Studer AG 區域銷售經理）：“這裡使用的 Studer S33 是一台帶有轉塔砂輪頭的外圓磨床。具體來說，這裡使用的磨床頭架有兩個外圓磨輪。兩個圓盤中的一個用於螺紋仿形加工，第二個圓盤通常用於外圓磨削。

2 µm 製造公差：採用哥特式螺紋牙形的螺紋主軸的磨削過程視圖。


無人化生產搬運系統

為了經濟地製造中型系列，Humard 公司與 MPS 和 Studer 合作開發了一種靈活的搬運系統，用於工件的自動上下料。

M. Bazzan：“處理系統設計的決定性因素是它可以快速適應不同的工件幾何形狀，因為我們的批量是可變的。”

典型的螺紋磨削工藝
Studer S33 只需不到一刻鐘即可完成直徑為 8 毫米、長度為 120 毫米的螺紋主軸的完整加工。螺紋使用相同的砂輪進行粗加工和精加工。在整個磨削過程中，砂輪在 µ 範圍內進行了多次修整。這意味著可以用一個砂輪研磨 1000 多個這種尺寸的絲槓。

看看帶有磨削主軸箱的S33，這裡有兩個外圓砂輪，內圓磨削主軸也可以模塊化集成。

S33的完整視圖，其中滾珠絲槓是用很少的人力製造的。Humard自動化解決方案的前景。磨削過程直接在機床上編程。

使用金剛石修整輥, 砂輪可以針對工藝進行專門配置，因為它具有可變的修整選項，以及切割能力。

砂輪修整過程&磨削任務

砂輪的修整過程在磨削過程中起著重要的作用。一方面，砂輪的形狀和尺寸被校準，第三，砂輪的切削能力被確定。

Julien Grosjean（螺桿磨削經理）：“我們通常必須在每個生產過程中多次修整絲槓。金剛石和修整輥都用於修整。使用修整輥，您可以相對具體地定義砂輪的粗糙度，從而控制磨削過程和表面質量。我們在這方面進行了許多測試，直到我們找到了粗加工和精加工過程的理想修整方法。»

U. Weyermann：“如果您考慮磨削過程的複雜性以及機器的尺寸（關鍵詞熱流），那麼我們按照 IT02 公差進行無人操作就不是理所當然的事情了。日復一日，所有 7 台 Studer 機器都能準確地提供 MPS 要求的精度和工藝可靠性。最終，我們要求的具有 IT-02 公差帶的 24 小時/7 天生產是可行的，這要歸功於我們的 Studer 磨床具有極高的可重複性。”


投資降低生產成本

最後，Manuel Nercide 比較並回顧了過去："七年前，我們生產了2,000 到最多 5,000 錠，今天我們每年生產 50,000 錠。尤其是由於對現代磨床的投資，我們不斷降低生產成本。七年前，我們的生產成本要高出四倍。從這個角度來看，現代化的生產設備投資對於長期生存力至關重要。最終，我們的生產必須滿足我們產品範圍的定性和定量要求。在外圓磨削領域，我們在這方面處於完美的位置，尤其是因為持續的投資。


 

**MPS AG背景資訊

MPS AG：400 名員工 - 三個地點 - 四個單位
MPS Micro Precision Systems AG (MPS) 是一家瑞士公司，成立於 1936 年，前身為 RMB (Roulments Miniatures Bienne SA)，2003 年更名為 MPS。該集團公司在直線滾珠軸承和微型滾珠絲槓領域擁有專業知識，並在機電系統的開發、加工和組裝方面擁有技能。機電元件和解決方案具有可靠性、高精度和小尺寸的特點。MPS 服務的要求苛刻的市場主要是醫療，尤其是骨科，以及製表、自動化、航空航天、科學和光學。

MPS Micro Precision Systems AG 擁有 400 名高素質員工，並擁有三個分支機構。市場分為四個實體：MPS Microsystems（本報告）、MPS Watch、MPS Décolletage 和 MPS Precimed。