Подъем ЧПУ-мультишпиндельных станков: инсайты с EMO 2017

Посещение EMO должно быть в списке приоритетов каждого, кто хочет увидеть новейшие технологии обработки. Это огромная промышленная выставка, последняя проходила в сентябре 2017 года в Ганновере (Германия). Для многошпиндельных производственных станковHall 17, посвященный многошпиндельным станкам, был обязательным для всех энтузиастов технологий производственной обработки, включая журналистов со всего мира.

Я уделил достаточно времени изучению этого огромного зала и зашел на стенд Schütte, где сложные вращающиеся детали производились сухой резкой на новейшем дополнении к портфелю компании — станке AC10-36 multi. Новый станок предлагает восемь шпинделей для большей производительности деталей до 40 мм диаметром. Он привлек внимание не своей высокой сложностью, а скоростью производства деталей. В течение трех секунд готовая деталь, включая переднюю и заднюю обработку, выпадала из станка, готовая к отгрузке клиенту.

Восемь шпинделей делают это возможным. AC10-36 от Schütte предлагает восемь шпинделей и до двух контрашпинделей для задницы обработки. «Для задней обработки, которая может быть узким местом в производстве, если для завершения детали на контрашпинделе требуется несколько операций, AC10-36 предлагает два контрашпинделя, которые могут работать одновременно над двумя заготовками», — объясняет маркетинговый менеджер Schütte Вилфрид Рупп. «Если решено запускать двойную задницу обработки, у нас есть решение. Есть восемь позиций перекрестных кареток, каждая с возможностью множественных инструментов. Две из восьми перекрестных кареток могут быть оснащены для работы на позициях основного шпинделя или контрашпинделей для одновременной задницы обработки. Когда передовые операции завершены, оба контрашпинделя захватывают по одной детали с позиций семь и восемь, и две детали завершаются одновременно».

И вот секрет 3-секундного циклического времени для демонстрируемой детали. После нескольких операций на основных шпинделях, включая точение ВД и НАР, профильное точение, канавкование и сверление, деталь передается на контрашпиндели для задних операций.

Высокие технологии встречают традиционный дизайн

Хотя 8-шпиндельная технология не нова — Schütte предлагала восемь шпинделей на своих сериях G и PC многошпиндельных станков много лет. Станок ACX, теперь доступный глобально, — результат постоянных разработок успешной серии SCX 6-шпиндельных ЧПУ многошпиндельных автоматов, представленной в 2006 году. Чтобы узнать больше, я посетил штаб-квартиру Schütte в Кёльне (Германия), чтобы пережить станок в производстве лично.

Основанная в 1880 году, семейная компания производит многошпиндельные автоматы с 1937 года. В 1940 году построен первый многошпиндельный автомат с независимо управляемым продольным ползуном — принцип, ставший известным как «Дизайн Schütte». Наш хозяин, г-н Рупп, объясняет: «Дизайн Schütte» включает раздельное расположение обработки продольных и переверных операций на двух станинах. Шпиндель и приводная голова смонтированы на торизистой и вибростойкой минеральной литой основа и соединены надежной продольной опорной балкой. Это создает замкнутую раму, гарантирующую оптимальное распределение сил и высокую степень жесткости. Этот дизайн дает станку высокий уровень стабильности, отражающийся не в последнюю очередь в высокой способности к удалению материала.

Еще одна характеристика многошпиндельных автоматов Schütte — «Блок Schütte». «Он дает нашим продольным ползунам высокую точность и долговечность и делает возможными сложные сверлильные операции». Часто клиенты, не слишком знакомые с нашими станками, например в Китае, спрашивают, почему компания выбрала именно этот дизайн. Ответ: это традиционный, проверенный дизайн, дающий станкам Schütte бесподобную точность и высоко ценимый клиентами.

Со временем промышленное производство отразило потребность в более сложных деталях в малых партиях, более коротких жизненных циклах и высококонкурентной среде. Эти потребности сфокусировали компанию на разработке серии SCX 6-шпиндельных ЧПУ многошпиндельных станков. В серии SCX всё, не связанное напрямую с производством заготовки, убрано из зоны обработки. Никаких СОЖ, смазочных линий или кабелей внутри рабочей зоны для сбора стружки. Кроме того, перекрестные и продольные ползуны оснащены стандартными инструментальными единицами, каждая с возможностью удерживать множественные инструменты. Эти взаимозаменяемые единицы могут включать единицы для точения, сверления, фрезеровки, зубонарезания, сферического и полигонального точения или большинство других приводных или стационарных нужд.

Почему потребовалось 10 лет, чтобы выпустить 8-шпиндельный вариант успешного ЧПУ автомата серии SCX на рынок? Г-н Рупп объясняет: «8-шпиндельный станок намного сложнее 6-шпиндельного. Нужно программировать и контролировать до 85 осей, что возможно только с тройным NCU в серии Siemens 840D Solution Line. Одновременно нужно предложить тот же простой операторский интерфейс, к которому привыкли клиенты».

Конфигурация, эксплуатация и программирование ЧПУ станков ACX осуществляются с помощью пользовательского интерфейса SICS, разработанного Schütte. Он оптимально настроен на функции многошпиндельного автомата ACX. SICS предоставляет операторам предопределенные меню ввода и эксплуатации для их задач. Координация и распределение данных к отдельным системам управления и каналам работают в фоне и невидимы для пользователя.

Материал обычно подается на станок ACX в виде стержня диаметром до 42 мм. В качестве альтернативы стержню, автоматическая подача заготовок или полуфабрикатов через индивидуальные подающие устройства возможна. Готовые детали покидают станок в зависимости от требований клиента через желоб, разгрузочный конвейер или ориентированно в паллеты. Станции очистки и измерения могут быть сконфигурированы согласно требованиям заготовки и интегрированы в систему обработки готовых деталей.

Преимущество 8 шпинделей

Станки ACX спроектированы для полной обработки — передняя и задняя стороны заготовки завершаются в одном цикле. Решающего значения имеет возможная одновременная работа восьми основных шпинделей и до двух контрашпинделей, объясняет г-н Рупп. Все шпиндели оснащены жидкостно-охлаждаемыми прямыми приводами — держащими термическое расширение в шпиндельном узле на минимуме — позволяющими свободно выбираемые скорости шпинделей независимо друг от друга. С крутящим моментом 85 Н·м они обладают особенно высокой динамикой и тягой.

Станок может работать как 8-шпиндельный для сложных деталей, требующих обширной обработки, или как двойной 4-шпиндельный, где он фактически работает как два станка вместе одновременно на одной платформе. Каждую секунду инструментальная станция всегда имеет одновременный доступ к тем же инструментам. В результате двойной 4-шпиндельной обработки станок производит две готовые детали за оборот барабана. При двойной заднице обработки есть восемь позиций шпинделей для передней обработки заготовки и две позиции для задней обработки, и все они работают одновременно.

Дальнейшие повышения производительности достижимы с опционально доступными дополнительными ползунами в позициях семь и восемь в позиции отрезки. «Эта функция позволяет пользователю реализовать как дополнительную заднюю операцию обработки, так и одновременное предварительное отрезание следующей заготовки во время задней обработки текущей заготовки», — говорит г-н Рупп.

Обрабатывающие единицы

Базовая конструкция AC10-36 следует классической концепции кулачково-контролируемого автомата, где восемь шпинделей индексируются в точно изготовленном шпиндельном барабане, надежно зафиксированном надежным точильным соединением Hirth. Перекрестные ползуны для НАР обработки позволяют обработку по осям X, Z и Y на позициях один через восемь. X-ползун движется радиально к оси шпинделя на линейных направляющих. Движение Z-оси использует гидростатическое перьевое дизайн, движущееся параллельно оси шпинделя и проходящее через X-носитель под 90 градусов. Обе оси приводятся электромеханически. Используя интерполяцию, они позволяют X-Z контурное движение на всех восьми станциях.

Модульные перекрестные револьверы инструментов могут вводить один или более инструментов в рез на любой из восьми станций, потенциально умножая количество инструментов, которые можно использовать на данной станции. Эта гибкость позволяет выполнять множественные операции на одной станции или дает опцию иметь резервные инструменты для беспилотной работы.

Каждый перекрестный ползун может обеспечивать возможность обработки по оси Y. Помимо линейного движения, Z-ось может быть расположена для качения. Это движение позволяет позиционировать второй или третий или более инструменты на заготовке. Оно также позволяет Y-фрезеровку интерполяцией между линейной осью X и вращательной осью C.

Соединение Hirth используется для принятия разнообразно сконфигурированных револьверов, несущих режущие инструменты для данной станции. Как в серии SCX, стандартные револьверы ACX включают устройства для (внеосевого) сверления, глубокого сверления, нарезания резьбы, углового сверления, поперечного сверления, контурной фрезеровки, зубонарезания, многогранного точения, сферического и полигонального точения (перекрестное) а также перекрестных ползунов (концевая обработка) для приводных и стационарных инструментов. Существенно важно: все единицы могут использоваться независимо друг от друга в каждой позиции шпинделя.

Стандартное соединение позволяет позиционировать любой револьвер на любом перекрестном ползуне. Этот модульный дизайн подходит как для стационарных, так и для приводных инструментов. Для приводных инструментов интегральный мотор смонтирован в Z-перье и выдает 8500 об/мин. Линии СОЖ также проложены через перье, сохраняя рабочую зону чистой. Через инструмент СОЖ до 100 бар доступно.

Перекрестные и продольные револьверы используют держатели режущего инструмента HSK или Capto для надежного зажима и быстрой смены. Стандартные и точные интерфейсы режущего инструмента поощряют использование офлайн предустановщиков инструментов для ускорения смены инструментов в станке.

Свободно доступная зона обработки

Для обеспечения переустановки всё, не связанное напрямую с обработкой деталей, убрано из рабочей зоны станка. Закрытая зона резки не содержит приводных компонентов или направляющих, смазочных или охлаждающих линий, или проводки. Это чистая рабочая зона, лучше облегчающая доступ для быстрой смены инструментов и позволяющая хорошее удаление стружки. Открытая и чистая рабочая зона также дает пользователю свободу добавлять или удалять различные конфигурации обработки.

«В случае накопления стружки нет препятствий в зоне удаления материала из-за ползунов, приводных втулок, кабелей или линий», — объясняет г-н Рупп. «Риск повреждения или уничтожения кабелей или шлангов горячей стружкой или при наладке станка больше не существует. Гнезда стружки — тоже прошлое. Это явно повышает надежность и доступность приспособлений и значительно сокращает непроизводительное время на удаление стружки и гнезд. Для многих цехов это бесценно, потому что надежная автоматическая работа может быть достигнута только если решена проблема удаления стружки. И всё это зная, что труднообрабатываемые материалы все чаще используются. Это не только реальный вызов для мощности станка, но и для стружки, которая часто длинная и трудно удаляемая. Расположение привода и систем направляющих вне зоны обработки также эффективно предотвращает загрязнение этих критических элементов и таким образом убирает опасность преждевременного износа».

Серия ACX от Schütte доступна для мирового распределения. Её 8-шпиндельный дизайн служит нуждам гибкого, малобъемного, высокосмешанного производства, все чаще встречающегося в машиностроительных цехах. Кроме того, 8-шпиндельный также удовлетворяет нужды высокообъемного производства с использованием дополнительных возможностей обработки для сложных деталей.