Boven de lading: High-performance machines bouwen in een door vrachtwagens gedomineerd landschap

Waarom machines bouwen voor snelheid en efficiëntie betekent dat u dingen anders moet doen.

Ik heb het honderden keren gehoord. Op beurzen, tijdens demonstraties, in online fora, op sociale media… Het gaat meestal zo:

Persoon vraagt: "Hoeveel weegt deze machine?"

Ik antwoord: "Deze DATRON weegt (____) duizend pond"

Persoon antwoordt: "Dat is het?! Mijn (CNC Merk Hier) weegt twee keer zoveel!" Of iets dergelijks.

Eerlijk gezegd, is het geen oneerlijke vraag. Een van de dominante principes van een nauwkeurige CNC-machine is het hebben van veel massa in de constructie. De redenering hierachter is vrij simpel – hoe zwaarder de machine, hoe stabieler hij is. Daarnaast dient de extra massa om trillingen die ontstaan door frezen te absorberen. Daarom is het niet ongebruikelijk om grote CNC-machines met gietijzeren frames te zien, met een gewicht zo immens dat het nodig is om een speciale fundering te gieten om het gewicht te ondersteunen.

Er wordt ook veel aandacht besteed aan het feit dat DATRON-machines portaal/brug-stijl machines zijn, in tegenstelling tot de typische "C-frame" stijl die zo algemeen gebruikt wordt op Vertical Machining Centers (VMC). Dit trekt vergelijkingen met CNC-routers, die meestal lichte en enigszins zwakke machines zijn die gebouwd zijn voor basis hout- en zacht materiaal bewerking. Hoe kan een machine die lijkt op een router dan mogelijk tegen de concurrentie opkomen? Het antwoord is simpel: een DATRON is ontworpen met een doel.

Verward? Laat me uitleggen. Uw typische VMC is ontworpen om een beetje van alles te doen, van het snijden van kleine kunststofonderdelen, tot het frezen van luchtvaartlegeringen zoals Inconel, tot het bewerken van grote gietvormen van gereedstaal. Hoewel dit geweldig is in termen van brede mogelijkheden, is het niet ontzettend efficiënt. Een werktuigmachine die alles kan snijden, groot of klein, zacht of hard, is meestal niet het beste in iets. Dat is waar DATRON anders is: we ontwerpen machines bedoeld om DATRON-onderdelen te maken (voor voorbeelden van goede DATRON-onderdelen, bekijk onze CNC-freesapplicatiespagina).

Het gaat om het hebben van de juiste tools voor de klus. Ik maak graag analogieën om dit punt duidelijk te maken: Als u een hersenchirurg bent, hebt u een schaalpel nodig, niet een machete. Een timmerman heeft een kluwenhamer nodig, niet een zwaarde. Als u een racecoureur bent, hebt u een Porsche nodig, geen Peterbilt. Die laatste is mijn favoriet, persoonlijk. Een vrachtwagentje is fantastisch in het transporteren van zware lading, maar miserable in het nemen van haalspelden. Als u de juiste onderdelen heeft, is het gebruik van een normale VMC in plaats van een DATRON als het rijden van een vrachtwagentje op een racebaan: Je kunt de race voltooien, maar je neemt de goud niet mee naar huis.

Laten we opsplitsen wat DATRON een racewagen in de CNC-wereld maakt.

Het is zo zwaar als het moet zijn

Allereerst – het is de moeite waard om te stellen dat een DATRON geen lichtgewicht machine is, het is gewoon niet zo zwaar als een vergelijkbare machine van uw typische VMC-fabrikant. Bijvoorbeeld, ondanks zijn petite afmetingen, weegt een neo meer dan 1.500 lbs. Een M8Cube is ongeveer 3.000 lbs, een MLCube bijna 3 ton, en een MXCube weegt zoveel als beide samen. Weinigen kunnen beweren dat een 4 ton machine 'lichtgewicht' is. Het grootste deel van het gewicht van de machine zit in de primaire gieting. Voor de Cube-serie is dat de machinetafel, terwijl het in de neo de portaal is. Ondersteund door een hoogsterkte, rigide staalframe.

Op Cubes is het portaal kritisch ontworpen om zo licht mogelijk te zijn, terwijl nog steeds hoge torsierigiditeit en stijfheid behouden blijft. Deze nadruk op het houden van componenten zo zwaar als noodzakelijk betaalt zich groot uit wanneer het tijd is om te machine.

Weinig formuleren het beter dan Tim Paul, Product Manager voor Fusion 360 CAM bij Autodesk (@oneeartim op Instagram),

Dankzij het gewicht en de rigiditeit van de componenten, heeft een DATRON uitstekende versnellingsmogelijkheden die vaak de concurrentie overtreffen. Hoewel niet onmogelijk voor een grote, zware VMC om vergelijkbare snelheden te bereiken, vereist dit vervolgens veel grotere motoren, meer frequente onderhoud, en veel hogere hoeveelheden elektrische energie. Uiteindelijk is een DATRON ontworpen rond het soort onderdelen dat het het beste freest, en hoeft het dus niet zo enorm over-dimensionerd te zijn.

Het is gemaakt van de juiste materialen

Een ander belangrijk ontwerpbesluit dat onze machines zo rigied mogelijk maakt, is het gebruik van polymerbeton voor de tafel/portaal-gieting. In de VMC-industrie is het gebruik van gietijzer voor het framemateriaal gebruikelijk. Dat is logisch, immers, gietijzer is zwaar en relatief thermisch stabiel. Echter, gietijzer heeft een nadeel als het aankomt op trillingsdemping. Trillingsdemping is essentieel het vermogen van het materiaal om trillingsenergie te absorberen in plaats van de oscillatie door de structuur door te geven. Polymerbeton (soms epoxy graniet genoemd) is veel beter in het absorberen van trillingen dan gietijzer of andere gangbare basismaterialen.

Een goede analogie hiervoor is om te denken aan een becken op een drumset. De reden dat het van bronslegeringen gemaakt is, is vanwege hun slechte vermogen om trillingen te absorberen – dus resoneren ze wanneer je ze slaat. Op een drumset is dat geweldig, maar op een CNC-machine is het verschrikkelijk. Overmatige trilling kan leiden tot slechte oppervlakteafwerking, onnauwkeurigheid van het deel, en verminderde levensduur van machinecomponenten. Om dit probleem op een traditionele VMC met een gietijzeren frame te overwinnen, moet u vertrouwen op het toevoegen van meer massa om de trilling tegen te gaan. Echter, met DATRON is de kernstructuur versterkt met polymerbeton – wat aanzienlijk gewicht toevoegt terwijl het ook superieure trillingsdempingseigenschappen heeft.

High-speed machining strategieën gebruiken

Een van de belangrijke redenen waarom een DATRON zo gebouwd kan worden, komt neer op hoe u het gebruikt. Op een traditionele machine zijn lage RPM, hoge koppel spindels gangbaar, en de enorme snijkrachten die gecreëerd worden vereisen een zware machine om de trillingen en spanningen te hanteren. DATRON is inherent anders vanaf het begin – aangezien de machines gericht zijn op specifieke onderdelen en materialen, kan de spindelkeuze veel geschikter gemaakt worden, en dat verandert alles.

De langzaamste DATRON-spindel heeft een maximale snelheid van 30.000 RPM, met anderen die tot 60.000 RPM gaan. De redening hierachter is duidelijk – een focus op kleine snijgereedschappen. Aangezien gereedschappen nooit 1 inch in diameter overschrijden, is de noodzaak voor lage snelheid en hoog koppel gewoon niet nodig. Hoe kleiner een snijgereedschap wordt, des te sneller moet u het draaien om efficiënt te zijn. Dit is nog een plek waar een DATRON aanzienlijke voordelen zal boeken ten opzichte van een traditionele VMC: wanneer gereedschappen onder 1/4" zijn, begint de efficiëntie snel af te nemen. Dat is ook waarom DATRON onze eigen lijn snijgereedschappen ontwikkelt – om nog efficiënter en productiever te zijn met een high-speed spindel.

Naast efficiëntie met kleine gereedschappen, kan een DATRON zijn snelle versnelling benutten om high-speed machining (HSM) strategieën te gebruiken die redelijk populair geworden zijn met moderne CAM-software (bijvoorbeeld – Dynamic Motion van MasterCAM, Adaptive Milling van Autodesk). Deze freesstrategieën doen een geweldige werk bij het verminderen van de snijkrachten gegenereerd door zakfrezen (vooral in strakke hoeken) wat bijzonder nuttig kan zijn voor het behoud van gereedschapslevensduur voor kleine snijters. Alle machines kunnen profiteren van deze strategieën, maar de voordelen zijn nog groter op een machine die doelbewust gebouwd is voor high-speed machining.

Kortom, er zijn veel typische VMCs op de markt, maar een DATRON is er geen van. Dit is heel bewust omdat we ze vanaf hun initiële concept ontwerpen voor een vernauwd werkterrein zodat ze echt kunnen excelleren in de juiste toepassingen. Zoals ik zei, het is als een racewagen hebben in een wereld vol vrachtwagentjes. Bent u klaar om te racen?