Вывод ЧПУ на новый уровень на многошпиндельном

технологии ЧПУ коренным образом изменил характер обработки на многошпиндельном станке. Движение держателей инструментов и инструментальных салазок на каждой индексирующей станции управляется серводвигателями с ЧПУ по запрограммированной команде, а не системой механических кулачков. На каждой станции можно выполнять ряд нетокарных операций, таких как фрезерование, сверление, нарезание резьбы и зубофрезерование, в дополнение ко всем токарным операциям, для которых отмечены эти станки. За один проход на многошпиндельном станке с ЧПУ можно изготовить широкий спектр деталей. Более того, настройки и переналадка значительно упрощаются, поскольку движения инструмента можно перепрограммировать, а не изменять, производя и устанавливая новый набор кулачков.

Инновационные разработки в линейке многошпиндельных станков Mori-Say TMZ от ZPS America LLC (Индианаполис, Индиана) обещают вывести ЧПУ на новый уровень на станках этого типа. Одной из таких разработок является новая система привода, которая позволяет независимо программировать скорость вращения каждого шпинделя по оси C. Эта возможность позволяет пользователям оптимизировать скорость вращения шпинделя для конкретных операций обработки. Это делает операции с ЧПУ более гибкими и эффективными, а также упрощает настройку и переналадку. Что еще более важно, говорят разработчики, новые классы деталей теперь можно эффективно и экономично производить на многошпиндельном станке. Ассортимент включает в себя детали, которые часто производятся на токарно-фрезерных станках или многостаночных производственных ячейках. Сложные детали, требующие различных высокоточных токарных и нетокарных операций, могут быть обработаны за один проход, и для достижения этой экономичной операции не требуется большого количества циклов.

Это новое поколение мультишпинделей состоит из двух разных моделей. Модель Mori-Say TMZ642 с шестью шпинделями была представлена ​​на рынке Северной Америки на выставке IMTS 2008 в Чикаго в сентябре прошлого года. Mori-Say TMZ867, восьмишпиндельная версия для более крупных деталей и более тяжелой обработки, будет представлена ​​на выставке технологий точной обработки (PMTS) в Колумбусе, штат Огайо, в апреле 2009 года. .)

Новая концепция привода

Новая система привода, используемая в этих машинах, основана на необычной концепции дизайна. По словам Олафа Тессарзика, управляющего партнера и президента ZPS America, именно эта система привода отличает эти станки от других многошпиндельных конструкций. В системе привода используется один составной карданный вал для привода всех шпинделей вращающегося барабана, при этом каждый шпиндель может работать с разной скоростью. Доступные скорости варьируются от 2000 до 6000 об/мин. Пользователь может выбрать скорость, наиболее подходящую для операций, выполняемых на каждой станции, что позволяет избежать компромиссов в производительности режущего инструмента, шероховатости поверхности или общего времени цикла, возникающих в результате применения одной скорости к каждому шпинделю, что диктуется традиционными многошпиндельными конструкциями.

Только с одним приводным валом, расположенным от задней части машины к передней, как несколько шпинделей могут работать с разными скоростями, что невозможно на других сопоставимых машинах? «Вал», который приводит в движение шпиндели, на самом деле представляет собой набор телескопических трубок — по одной трубке на каждый шпиндель, как показано на иллюстрации справа.

Трубки имеют разную длину:самая внутренняя самая длинная, а самая внешняя самая короткая. Со стороны двигателя машины разница в длине от трубы к трубе достаточна для того, чтобы шкивы, ремни и шестерни каждого набора приводных двигателей можно было прикрепить, не мешая следующей трубе. Таким образом, каждая труба может быть подключена к собственной системе привода. Приводные двигатели имеют сервопривод, так что соответствующий шпиндель будет вращаться со скоростью, установленной в программе ЧПУ для выполняемых операций. Трубы также имеют «ступенчатую» длину на режущей стороне станка, где зубчатая передача на конце каждой трубы передает вращательное движение ее конкретному шпинделю. Подшипники внутри трубного узла позволяют всем трубкам вращаться с минимальным трением.

Говорят, что с технической точки зрения эта система привода имеет несколько преимуществ. Прежде всего, это удержание тепла, создаваемого блоком приводных двигателей, вдали от шпиндельного барабана. Это обеспечивает термическую стабильность без сложной системы охлаждения. Кроме того, эта конструкция гарантирует, что шпиндели всегда остаются подключенными к соответствующим приводным двигателям, не требуя сложных контактов питания, которые необходимо отключать или снова подключать в конце каждого цикла индексации. Это означает, что барабану не нужно «разматываться» в исходное положение, чтобы избежать намотки силовых кабелей вокруг приводного вала внутри барабана. На самом деле, барабаны этих новых моделей могут вращаться в любом направлении.

Нет Знакомое имя

Большинство пользователей станков в Соединенных Штатах плохо знакомы с Mori-Say как с торговой маркой станков. ZPS-America и ее материнская компания TAJMAC Group также, вероятно, незнакомы. TAJMAC (произносится как TIE-mack) — многонациональная группа компаний, занимающихся производством, сбытом и поставками станков, со штаб-квартирой недалеко от Милана, Италия. TAJMAC была основана после Второй мировой войны Амедео Тахариолом. Его сын Андреа сейчас возглавляет управленческую команду в штаб-квартире корпорации. Сын Андреа Тахариол, Микеле, управляет заводом TAJMAC-ZPS в Чешской Республике.

ZPS (аббревиатура на чешском языке, которая переводится как «Заводы точного машиностроения») является основным производственным предприятием группы TAJMAC. Он расположен недалеко от Злина, небольшого городка в центре Чехии. В течение многих лет ZPS производит различные типы станков для частных торговых марок ряда известных американских и японских компаний. Таким образом, хотя ZPS может быть незнаком, вполне вероятно, что многие покупатели в США знакомы с этими машинами под другой торговой маркой.

ZPS имеет историю станкостроения, которая восходит к началу 1900-х годов. Производство оборудования с ЧПУ началось в 1980-х годах. После падения «железного занавеса» у ЗПС несколько раз менялись собственники. TAJMAC приобрела компанию в 2000 году.

В состав комплекса ZPS входит один из самых современных литейных цехов в Европе. Этот литейный завод производит отливки для многошпиндельных станков, а также для многих других моделей ZPS и многочисленных сторонних производителей станков. Ключевым активом группы является наличие литейного производства, которое особенно хорошо разливает отливки для станков. Ярким примером являются новые мультишпиндели.

В частности, конструкция центрального блока, которая в значительной степени способствует жесткости и точности всей конструкции машины, требует довольно сложной отливки, которую немногие литейные заводы могут производить надежно и экономично, говорит Микеле Тахариол. Эта отливка позволяет собрать барабан, центральный блок и муфту барабана в конфигурации, которая позволяет вращать барабан под действием мощности и ломать шестерни и подшипники. Эти компоненты подвергаются окончательной механической обработке как единое целое только после периода обкатки. Это включает в себя заключительные этапы обработки отверстий шпинделя, которые обрабатываются на большом высокоточном координатно-расточном станке, в то время как барабан с муфтой Хирта находится в отливке. Считается, что такой подход обеспечивает почти идеальное центрирование шпинделей. Результатом является высокоточное позиционирование по индексу шпинделя, позволяющее станкам выполнять высокоточную обработку сложных заготовок.

ZPS производит многошпиндельные станки с 1950-х годов. Фирма планировала выйти на рынок США около 20 лет назад, но эти усилия так и не увенчались успехом. Однако недавно Tajmac-ZPS возродила планы по маркетингу в США. Компания ZPS-America, первоначально созданная в середине 2000 года, построила новый технический центр в Индианаполисе, в котором разместились демонстрационный зал, учебные помещения, склад запасных частей и сервисная организация. Этот центр открылся в прошлом году.

Машины, изменяющие сознание

Г-н Тессаржик считает, что многошпиндельные станки с расширенными возможностями ЧПУ вызовут переосмысление того, как можно применять этот класс станков, но они должны быть конкурентоспособными по цене и надежными. По его оценке, это было бы полезным упражнением для американских компаний, которые имеют сильную традицию приспосабливаться к новым идеям. Магазины, которые быстро переосмысливают процессы и методы, чтобы воспользоваться преимуществами новых разработок, часто имеют явное преимущество перед более медлительными. конкуренты. Эта живость ума и находчивость удерживают лучшие магазины и заводы в лидерах. Новые станки Mori-Say, скорее всего, снова заставят магазины задуматься о новых возможностях эффективного производства деталей.

Г-н Тессаржик говорит, что эти умопомрачительные машины понравятся двум различным классам потенциальных пользователей. Эти машины бросят вызов обоим. Один класс, очевидно, представляет собой сообщество нынешних пользователей многошпиндельных компьютеров. Задача для них будет заключаться в том, чтобы понять, как детали, требующие множества нетокарных операций, могут быть изготовлены за один установ на этих станках. Другой класс потенциальных пользователей состоит из производственных цехов, которые в настоящее время изготавливают этот тип заготовки на многостаночных модулях, токарно-фрезерных станках или ротационно-передаточных станках. Задача этих мастерских состоит в том, чтобы в первую очередь рассмотреть многошпиндельный станок. Этот тип машин в значительной степени игнорировался, поскольку предполагалось, что настройка сложна и требует много времени. Традиционно этот мультишпиндель рассчитан на большие объемы токарных деталей.

Возможны новые стратегии

Профили нескольких первых адаптеров ЧПУ Mori-Say TMZ642 показывают, как эти станки могут изменить производственные стратегии к лучшему. Один из них — производитель сварочных принадлежностей, который переместил производство с механических многошпиндельных станков на высокотехнологичные токарно-фрезерные станки. Другой — это традиционный цех винтовых станков, который расширился до более сложных заготовок из труднообрабатываемых материалов.

Trafimet — итальянская фирма, производящая горелки, разъемы для подключения к сети, расходные наконечники и другие расходные материалы для сварки, которые продаются по всему миру. Его главный завод находится в Винченце, примерно в часе езды к северу от Милана. Этот завод производит миллионы деталей в год, большинство из которых представляют собой разъемы, розетки, адаптеры и наконечники горелок из меди или латуни.

В течение многих лет компания полагалась на два противоположных типа станков для достижения своих производственных целей. С одной стороны стояли многошпиндельные станки — два механических восьмишпиндельных станка и четыре механических шестишпиндельных станка, предназначенных для производства сложных деталей большими партиями. С другой стороны было несколько одношпиндельных токарно-фрезерных станков с тремя револьверными головками, которые использовались для менее сложных деталей, изготовленных более короткими тиражами.

В 2006 году спрос на розетки и вилки компании существенно вырос. Его инженеры изначально рассматривали возможность использования восьмишпиндельного токарного автомата для производства головок, но их беспокоила возможность быстрого перехода от детали к детали, и они решили рассмотреть многошпиндельный станок с ЧПУ. Все механические мультишпиндели компании были предоставлены ZPS, поэтому было естественно рассмотреть TMZ642 этого сборщика, который только что был представлен в Европе. Оказалось, что это подходящая машина для обработки разнообразного ассортимента продукции тиражами от 10 000 до 50 000 штук.

«TAJMAC помог нам по-новому взглянуть на наши процессы и, таким образом, добиться лучших результатов», — говорит Уго Симиони, инженер-технолог компании Trafimet. Например, независимость каждого шпинделя позволяет выполнять многие виды обработки, включая операции, требующие остановки шпинделя или независимо ориентированного шпинделя по оси С. «Это превращает станок в полноценный токарно-фрезерный центр», — говорит г-н Симиони.

«В трудные времена мы обнаружили, что можем переместить некоторые продукты на многошпиндельный станок TMZ и обрабатывать меньшие размеры партий при одновременном сокращении времени цикла для каждой детали», — говорит г-н Симиони. «Одна из наших деталей работала на одношпиндельном токарно-фрезерном станке с временем цикла около 1 минуты. Немного спланировав, мы обнаружили, что можем экономично изготавливать одну и ту же деталь партиями по 5000 — 12-секундное время цикла. — с тремя переналадками в неделю на новой машине». Инженеры Trafimet уже определили, что 15-секундный цикл позволит экономично производить партии от 10 000 до 20 000 штук. «Независимые приводы шпинделя и усовершенствованная система привода, использование дополнительных осей и другие усовершенствования делают станок чрезвычайно универсальным, и это позволило нам найти новые способы снижения себестоимости продукции», — отмечает он.

BRB, расположенный недалеко от Бергамо, Италия, является хорошим примером традиционного цеха по производству винтовых станков, переходящего на сложные, высокоточные детали из труднообрабатываемых материалов. Этот магазин приобрел свой первый Mori-Say TMZ642 в сентябре 2008 года.

Установка этой машины позволила цеху получить заказы на сложную гидравлическую муфту из нержавеющей стали. Деталь требует сверления нескольких поперечных отверстий малого диаметра под разными углами к осевой линии детали. Поскольку допуск на эти угловые поперечные отверстия является жестким, особенно важна жесткость станка.

Еще одной важной особенностью является способность каждого шпинделя надежно закреплять заготовку для эффективной обработки нержавеющей стали с высоким крутящим моментом. Например, трехточечная фреза используется для формирования пазов на одном конце детали. Как правило, такие элементы изготавливаются с помощью циркулярной пилы. Однако никакие пильные полотна не могли обрабатывать нержавеющую сталь на скоростях резки, необходимых для соблюдения требований по времени цикла. На самом деле время цикла для этих деталей настолько короткое, что компания разработала специальную измерительную станцию, чтобы операторы могли выполнять адекватный отбор проб деталей и документировать высокие числа Cpk, указанные для этой детали.

BRB видит свое будущее в производстве таких деталей. Поскольку эти детали обычно не изготавливаются на многошпиндельных станках, в цеху считают, что они могут составить конкуренцию компаниям, стремящимся производить такие детали на токарных станках с ЧПУ.

Историческая возможность

Магазины по трудоустройству и производственные предприятия могут столкнуться с замечательным сценарием. Рост производственных издержек и другие факторы делают менее выгодным приобретение многих компонентов с офшорных заводов. Покупатели будут искать способных производителей у себя дома, которые смогут воспользоваться преимуществами новых технологий, более простой логистики, более низких транспортных расходов и лучшей коммуникации, чтобы заполнить этот пробел. Однако им по-прежнему необходимо приблизиться к "китайской цене", чтобы оставаться конкурентоспособными на своих мировых рынках.

Г-н Тессаржик считает, что складывающаяся ситуация предоставляет замечательную возможность для компаний, которые быстро осваивают новые разработки в области обработки. Конечно, стратегии обработки деталей, которые он имеет в виду, используют гибкость и возможности многошпиндельных станков его компании, но это всего лишь один пример сдвига в технологии, который требует изменения взглядов и мышления. Цеха по производству винтовых станков должны будут стать поставщиками продукции с ЧПУ малыми тиражами и коротким временем оборота. Аналогичным образом, предприятиям с ЧПУ придется перейти от использования простых станков, выполняющих сложные операции резки, к более сложным станкам, максимально использующим простые движения.

Восьмишпиндельная модель для больших и прочных деталей

Несмотря на то, что Mori-Say TMZ867 дебютирует в Северной Америке на выставке PMTS (28-30 апреля 2009 г., www.pmts.com), одна модель уже выставлена ​​в выставочном зале TAJMAC-ZPS в г. Милан, Италия, область. Эта машина используется для демонстраций и проверки деталей клиентов. Одна из недавно протестированных деталей демонстрирует возможности этого станка и подтверждает тот факт, что приложения для многошпиндельной обработки развиваются в новом направлении.

Эта деталь представляет собой компонент рулевой колонки из нержавеющей стали. Высокое содержание никеля и хрома в материале заготовки требует высокого крутящего момента на шпинделе. Ранее деталь производилась на мощном токарном станке швейцарского типа (скользящая передняя бабка). На этой «одноточечной» машине время цикла составляло 60 секунд. На мультишпинделе это 16 секунд. Оба типа машин завершают обработку детали за один проход. По словам г-на Тесаржика, многошпиндельный станок так же точен, как швейцарский токарный станок.

Это необычно большая деталь для производства на многошпиндельном станке. Однако TMZ867 может работать с прутком диаметром до 72 мм и работать как патрон с открытой передней частью. Стандартные функции включают восемь независимых горизонтальных шпинделей с ЧПУ с приводом от переменного тока; восемь независимых составных слайдов (X и Z); восемь независимых держателей инструментов с восемью инструментами с приводом на 12 000 об/мин; пять инструментов обратной обработки (три приводных); и набор стандартных предустановленных инструментов VDI.

Система привода основана на тех же принципах, что и его младший брат с шестью шпинделями TMZ642. Каждый из восьми шпинделей станка соединен составным валом с собственным двигателем в шпиндельном барабане, в котором используется точная муфта Хирта. Это делает ненужным обратное индексирование барабана в конце каждого 360-градусного цикла; подключать и отключать двигатели к шпинделям при каждой индексации; или для охлаждения барабана, чтобы рассеять тепло, выделяемое двигателями шпинделя.