Революционный шлифовальный станок повышает эффективность инновационной кинематикой

Производство — постоянное улучшение. Как цехи стараются ускорить выпуск деталей без потери качества, так OEM'ы посвящают тысячи людей улучшению оборудования, чтобы облегчить работу клиентов. В этом потоке инноваций чаще всего улучшают существующие решения: повышают жёсткость пятиосевого стола, увеличивают ресурс фрезы или иначе улучшают текущие технологии.

Но иногда появляются принципиально новые решения.

Пример — система эксцентрического позиционирования (EPS) от Coventry Associates — принципиально новый шлифовальный станок, использующий три круговых вращающихся стола друг над другом вместо линейных направляющих. Эти столы имеют смещённые центры относительно друг друга, что позволяет им вместе точно управлять линейной и угловой позицией шлифовального круга для внутреннего шлифования, как показано в видео. Конструкция полностью электрическая, устраняя гидравлику и связанные затраты на обслуживание.

Использование круговой логики

Размещая шлифовальный круг на вращающихся столах, Coventry даёт пользователю контроль его позиции по осям X и Z, а также по вращательной оси. Высокая степень контроля обеспечивает точные сложные проходы, а отсутствие гидравлики позволило создать это управление движением с футуражем 57×67 дюймов. «Мы фактически взяли базы старых шлифовальных станков Heald размер 1 и построили EPS в них», — говорит президент Coventry Associates Крейг Гарднер. «У этой базы больше места, чем нужно, так что мы легко можем сократить футураж на 40% под нужды клиента». Также Гарднер говорит, что масштабируемо на большие размеры.

«С рабочей зоной примерно в два раза больше, чем у Heald 2CF, этот станок спроектирован для шлифования подшипников до 24 дюймов в диаметре», — говорит Гарднер. EPS позиционирует в круге 8.5 дюйма диаметром, позволяя движению описывать прямоугольник с 3 дюймами хода по X и 8 дюймами по Z. Оставшаяся зона позиционирования используется для формирования сложных форм в шлифовальных кругах алмазным обточником. Однако Гарднер предвидит, что компания сможет предоставлять больше решений с дизайном EPS в будущем.

Несмотря на малый размер, станок сравнительно жёсткий, по словам компании. «Компактность EPS означает очень короткий путь нагрузки», — говорит Гарднер. «Короткий путь нагрузки даёт систему с очень высокой жёсткостью».

Уникальная черта EPS — способность формировать шлифовальный круг без специального оснащения или сформированных алмазных роллов. Благодаря высокому контролю позиции круга по X, Z и углу, можно формировать круг стандартным одноточечным или вращающимся алмазным дисковым обточником, перемещая круг вдоль обточника для придания желаемой формы. Устранение ролл-формирования не только убирает затраты на шлифовку, но делает цех более адаптивным — не нужно ждать изготовления сформированных алмазных роллов перед стартом детали клиента.

Кроме того, EPS не обязательно крепить круг к вращающимся столам. Coventry также разработал версию MultiTool, где заготовка на столах, а три и более стационарных шлифовальных шпинделя вокруг. EPS подаёт заготовку в стационарные шпиндели. «Этот подход позволяет выполнять множество операций в одной наладке», — говорит Гарднер. «Можно, например, зашлифовать катушку, бегунок и ребро конусного роликового подшипника в одной наладке». Этот подход освобождает операторов при сравнительно малом вспомогательном автоматизации.

Гарднер рекомендует SingleTool EPS с одним шлифовальным кругом для высокосерийной, малозадачной работы, а MultiTool — для высокосмешанного, малозадачного производства.

Адаптивные управления для точного шлифования

Движением управляет Sinumerik 840D от Siemens. Гарднер говорит, что адаптивность сыграла роль в выборе. «Для такой новой системы нам нужно управление с высокой степенью кастомизации», — говорит он. «840D дало инструменты для разработки ПО нашей уникальной кинематики».

Разработанное ПО — Maximizer Grinding Process, включает Adaptive Force Control (AFC), поддерживающий постоянную нормальную силу при шлифовке. По словам компании, постоянная нормальная сила увеличивает скорость удаления металла и сокращает цикл шлифовки до 30%. «Исследования показывают, что скорость удаления металла прямо пропорциональна нормальной силе шлифования», — говорит Гарднер. «Нужно шлифовать на максимальной нормальной силе, которую позволяет мощность шпинделя, если не подгораете деталь».

Другая крупная фича Maximizer — Real-Time Deflection Compensation. Компенсирует дефлекции шпинделя и станка, вызывающие коничность и вариацию размеров деталь-к-детали. «Наша компенсация дефлекций в реальном времени позволяет системе удерживать допуски впроцессного контроля без впроцессного измерителя», — говорит Гарднер.

Часть волнения в Coventry в том, что они только начинают осваивать возможности EPS. «У нас здесь принципиально новое решение для чего-то столь базового, как позиционирование инструмента (SingleTool) или заготовки (MultiTool)», — говорит Гарднер. «Это фундаментальная смена, значит, мы только приоткрываем дверь к массиву решений, которые принесёт этот сдвиг подхода».