Nieuwe slijpmachine maakt gebruik van unieke kinematica

Productie gaat over constante verbetering. Net zoals machinewerkplaatsen hard werken om de snelheid te verbeteren waarmee ze onderdelen de deur uit krijgen zonder kwaliteit te verliezen, hebben OEM's duizenden mensen die zich inzetten voor het verbeteren van productieapparatuur om het werk van hun klanten gemakkelijker te maken. In deze vlaag van innovatie is de meest gebruikelijke benadering het verbeteren van bestaande oplossingen voor problemen:verhoog de stijfheid van een vijfassige tafel, haal een langere standtijd uit een vingerfrees of verbeter op een andere manier de technologie die momenteel in gebruik is.

Maar soms zijn er ook pogingen tot geheel nieuwe oplossingen.

Een voorbeeld van dit laatste is het Eccentric Positioning System van Coventry Associates, een geheel nieuwe slijpmachine die gebruik maakt van drie cirkelvormige draaitafels op elkaar in plaats van lineaire schuifsystemen. Deze draaitafels hebben ten opzichte van elkaar verschoven middelpunten, waardoor ze samen zowel de lineaire als de hoekpositie van de slijpschijf nauwkeurig kunnen geleiden voor ID-slijptoepassingen, zoals te zien is in de video. Dit ontwerp is volledig elektrisch, waardoor er geen hydrauliek nodig is en de bijbehorende onderhoudskosten.

Circulaire logica gebruiken

Door de slijpschijf op de draaitafels te plaatsen, stelt Coventry de gebruiker in staat zijn positie in zowel de X- en Z-as als in een rotatie-as te regelen. Deze hoge mate van controle maakt nauwkeurige, complexe passen mogelijk, en het ontbreken van hydraulische systemen stelde het bedrijf in staat om deze motion control te creëren met een voetafdruk van 57×67 inch. "We hebben zelfs een paar oude Heald-slijpmachinebases van maat 1 genomen en de EPS daarin gebouwd", zegt Craig Gardner, president van Coventry Associates. "Die basis heeft eigenlijk meer ruimte dan we nodig hebben, dus we kunnen de voetafdruk gemakkelijk met 40% verkleinen om aan de behoeften van de klant te voldoen." Bovendien zegt Gardner dat het schaalbaar is naar grotere formaten.

"Met een werkbereik dat ongeveer twee keer zo groot is als dat van een Heald 2CF-machine, is deze machine ontworpen om lagers met een diameter tot 24 inch te slijpen", zegt Gardner. De EPS-posities binnen een cirkel met een diameter van 8,5 inch, waardoor de machinebeweging een rechthoek kan inschrijven met een X-beweging van 3 inch en een Z-beweging van 8 inch. Het resterende positioneringsgebied kan worden gebruikt voor het vormen van complexe vormen in slijpstenen met de Diamond Dresser. Gardner verwacht echter dat het bedrijf in de toekomst meer oplossingen zal kunnen bieden met het EPS-ontwerp.

Ondanks zijn kleine formaat is de machine volgens het bedrijf relatief stijf. "Het compacte formaat van de EPS betekent dat we een zeer krap laadpad hebben", zegt Gardner. "Het strakke laadpad geeft ons een systeem met een zeer hoge stijfheid."

Een uniek kenmerk van de EPS is de mogelijkheid om de slijpschijf te vormen zonder speciaal gereedschap of gevormde diamantrollen. Omdat de machine zo'n hoge mate van controle behoudt over de X-, Z- en hoekpositie van het wiel, kan het het wiel vormgeven met een standaard enkelpunts of roterende diamantschijfdresser, waarbij het wiel langs de dressoir wordt verplaatst om het de gewenste vorm te geven . Door de noodzaak voor rolvormdressing te elimineren, elimineert het systeem niet alleen de kosten die gepaard gaan met slijpen, maar maakt het de winkel die het gebruikt meer adaptief, omdat het niet nodig is om te wachten tot gevormde diamantrollen zijn gemaakt voordat aan de kant van een klant wordt begonnen .

Bovendien hoeft de EPS niet per se het wiel aan de draaitafels te bevestigen. Coventry heeft ook een MultiTool-versie ontwikkeld die het onderdeel op de draaitafels plaatst en daaromheen drie of meer stationaire slijpspindels heeft. Het EPS-systeem voert het werkstuk in de stationaire slijpspindels. "Deze aanpak stelt de gebruiker in staat om meerdere bewerkingen uit te voeren met een enkele installatie", zegt Gardner. “Je kunt bijvoorbeeld de boring, loop en ribbe van een conische rollagerconus in één opstelling slijpen.” Deze aanpak bevrijdt machinebedieners met relatief weinig aanvullende automatisering.

Gardner beveelt de SingleTool EPS met een enkele slijpschijf aan voor werk met een hoge productie en een laag volume, terwijl hij de voorkeur geeft aan de MultiTool-opstelling voor werk met een hoge mix en een laag volume.

Aanpasbare bedieningselementen voor nauwkeurig slijpen

De Sinumerik 840D CNC van Siemens zorgt voor motion control. Gardner zegt dat aanpassingsvermogen een rol speelde bij deze keuze. "Voor een systeem dat zo nieuw is als dit, hadden we een besturing nodig die een grote mate van maatwerk biedt", zegt hij. "De 840D bood ons de tools die we nodig hadden om software te ontwikkelen voor onze unieke kinematica."

De software die het bedrijf ontwikkelde was het Maximizer Grinding Process, dat functies omvat zoals de Adaptive Force Control (AFC), die een constante normaalkracht handhaaft tijdens het slijpen. Volgens het bedrijf verhoogt slijpen met constante normale kracht de metaalverwijderingssnelheid en verkort de slijpcyclustijd met maximaal 30%. "Studies hebben aangetoond dat de metaalverwijderingssnelheid recht evenredig is met de normale slijpkracht", zegt Gardner. "Je wilt slijpen met de hoogste normale slijpkracht die het spilvermogen toelaat, op voorwaarde dat je het onderdeel niet verbrandt."

Een ander belangrijk kenmerk van Coventry's Maximizer-software is de realtime doorbuigingscompensatie. Deze functie compenseert de doorbuigingen van de spil en de machine die leiden tot conus en variatie in de grootte van het onderdeel. "Onze realtime doorbuigingscompensatie stelt ons systeem in staat om toleranties tijdens het proces vast te houden zonder een in-process meetinstrument." zegt Gardner.

Een deel van de opwinding die velen in Coventry voelen, is dat ze nog maar net gebruikmaken van het scala aan mogelijkheden dat de EPS biedt. "Wat we hier hebben, is een geheel nieuwe oplossing voor zoiets basaals als hoe je het gereedschap (in het geval van de SingleTool) of het werkstuk (voor MultiTool) plaatst", zegt Gardner. "Dat is een fundamentele verandering, wat betekent dat we nog maar net het scala aan oplossingen aanboren dat deze verschuiving in aanpak zal brengen."