Is Deze Nieuwe CNC Multispindel De Juiste Keuze Voor Uw Winkel?

Davenport Machine Company raakte een goed multispindel machine ontwerp net na de eeuwwisseling. Het was goed genoeg, volgens Don Firm, bedrijfspresident, dat veel onderdelen uitwisselbaar zijn tussen een 1908 model DA op tentoonstelling op het hoofdkantoor van het bedrijf in Rochester, New York en het 1996 model B dat op de fabrieksvloer wordt opgebouwd.

Echter, de wereld die thuis is voor Davenports, en multispindel automatische draaibanken in het algemeen, verandert snel. Toename van marktdruk, in de vorm van kleinere partijen en hogere tolerantievereisten, toegevoegd aan een schaarste aan opgeleide instelpersoneel, roept vragen op over het verbeteren van de vereerbare multispindel automaten.

De heer Firm leidt een poging van Davenport om een multispindel machine voor de volgende eeuw te creëren. CNC servotechnologie heeft een punt van praktische toepassing op multispindels bereikt.

Hij ziet deze nieuwe machine, aangeduid als de LS 522, als een antwoord op draaibankwinkel problemen en als een procesalternatief voor niet-draaibank winkels. Op een recent bezoek kregen we een preview van deze machine voor de introductie op IMTS 96.

Multispindel Basis Multispindel machines maken delen snel omdat hun ontwerp meer dan één snijoperatie tegelijk toelaat. In het algemeen (omdat er veel variaties zijn), wordt elke spindel op een multi door twee onafhankelijke assen van gereedschapsbeweging gesneden.

Eén is de kruisschuif, die een snijgereedschap loodrecht op de spinascentrumlijn beweegt. De tweede schuif draagt eindwerkgereedschappen en beweegt op-centrum van het staartstuk einde van de machine. Respectievelijk, de gereedschapping op deze schuiven komt overeen met BU en BI gereedschappen op een enkelpunt draaicenter. Maar een multispindel machine kan een BU en BI gereedschap op elke spindel, tegelijkertijd gebruiken. Davenport machines hebben vijf spindels, dus ze kunnen ten minste tien gereedschappen in de snede brengen.

Spindels op een multi zijn gemonteerd rondom de omtrek van een indexeerbare trommel. Omdat alle snijoperaties op een multispindel machine simultaan plaatsvinden, produceert elke index van de spindeltrommel een afgerond deel. Op een vijf-spindel Davenport, zijn dat vijf delen voor elke rotatie van de trommel.

Hoeveelheid Of Kwaliteit

Zolang de meeste van ons zich kunnen herinneren, heeft de multispindel automatische de hoge volume productietitel voor kleine draaideeltjes gehouden. Maar het draait geen delen sneller dan andere machine ontwerpen. Omdat veel multis staafmachines zijn, zijn spindelsnelheden conservatief vergeleken met klemmachines en langzaam vergeleken met enkel-spindel CNC draaicenter mogelijkheden.

Het geheim van multispindel verwerkingssnelheid is cumulatieve cyclus tijd versus additief. Ze doen dit door de deelverwerkingscyclus in tal van kleine operaties te breken en die operaties dan simultaan op meerdere spindels uit te voeren.

Machine cyclus tijden op een multi worden bepaald door de langste snijoperatie op een station. Hier is een voorbeeld. Station drie heeft een eindschuif booroperatie die 0,75 seconde duurt (inclusief index). De volgende langste operatie is een 0,65-seconde kruisschuif groef op station vier. Omdat de multispindel alle stations tegelijk kan gebruiken, weerspiegelt de cyclus tijd voor de taak de langste uitgevoerde operatie, wat in dit geval 0,75 seconde is.

In het algemeen zijn multi-spindel automaten beter bekend voor hoge snelheid dan voor hoge nauwkeurigheid. Mechanische met hun nokken, assen, hefbomen en andere actuatiedevices stapelen simpelweg te veel onnauwkeurigheid om consistent de vele strakke tolerantiespecificaties te produceren die klanten eisen.

Voor hogere toleranties kijken veel winkels naar enkelpunt CNC draaicentra. "Hun programmeerbaarheid en servocontrole van contouring staan toe nauwkeurigere toleranties bij een decimaal punt boven de meeste automaten," zegt de heer Firm.

Omdat enkelpunt draaien een sequentieel proces is, kunnen deze machines niet de volumes produceren van een multispindel machine. Een ruwpassage wordt gevolgd door een fijnpassage. Een afvlaaioperatie vindt plaats voor een boor- of uitbooroperatie.

Daarom is cyclus tijd op een draaicenter additief. De tijd die voor elke operatie nodig is, wordt bij elkaar opgeteld en de som wordt de cyclus tijd. Snelheden en voedingen kunnen de totale tijd reduceren door elke snijoperatie sneller uit te voeren, maar het proces is een sequentieel proces.

Automatische Druk

Multispindel automaten zijn onder de laatste gebieden van puur mechanische beweegingscontrole. De meeste van deze machines zijn te vinden in winkels die gespecialiseerd zijn in het maken van "draaibankonderdelen." Onder deze winkels zijn veel bekend meer voor het merk draaibanken dat ze gebruiken dan voor de producten die ze produceren. Er zijn Davenport winkels, New Britain winkels, Acme winkels en anderen.

Er is goede reden waarom winkels zich specialiseren in een gegeven merk machine. Het is een erg opgeleide technicus die een van deze automatische draaibanken kan instellen. Elke machine heeft specifieke kenmerken.

Instellen en draaien van een multispindel is een handmatige operatie. Er is veel vaardigheid en ervaring vereist om de mechanische te "tunen" die deze machines laten functioneren. Helaas is er een toenemende schaarste aan personeel dat het werk kan doen.

Deze personeelstekort wordt verergerd door een toenemende noodzaak om multispindel machines vaker in te stellen. Lange lopende jobs, de traditionele levensader van de draaibankindustrie, trenden korter.

Winkels vinden concurrentie voor traditionele draaibankcontracten fel omdat er minder dergelijke contracten worden toegewezen. Klanten bestellen onderdelen in kleine partijen maar op frequentere basis, reagerend deels op just-in-time voorraadvereisten en deels op kortere productlevenscycli.

Sommige winkels houden een machine permanent ingesteld om terugkerende jobs te draaien. Wanneer een order compleet is, staat de machine stil. Winkels moeten kiezen tussen de kosten van instellen en afbreken en het niet draaien van de machine. Met toenemende margesdruk wordt niet volledig benutten van winkelhulpbronnen moeilijk te rechtvaardigen.

Wat Is Nieuw

Vanaf de basis op, is Davenports nieuwe LS 522 een nieuwe machine. De basis is een enkel stuk gegoten uit een epoxy graniet mengsel. Deze composietmateriaal heeft uitstekende trillingsdempingseigenschappen en thermische stabiliteit.

Ontwerp van de basis laat het staartstuk einde van de machine open. Een spaanband met koelvloeistofhersteltank kan in deze opening glijden en direct onder de snijzone van de machine worden gepositioneerd. Spanen en koelvloeistof worden naar de band geleid door goleien gegoten in de basis.

De enabling technologie voor deze nieuwe machine is het beweegingscontrolsysteem. "Servotechnologie is nu op een punt waar de toepassing op een multispindel praktisch is," zegt de heer Firm. "Vijf jaar geleden zou alleen de elektronica die op de LS 522 gebruikt wordt meer kosten dan de verwachte basisprijs van de machine."

Uitzonderend de hoofddrijfmotor, zijn er tien programmeerbare lineaire assen op de LS 522. Elke kruisschuif en eindschuif heeft een toegewijde servomotor. De werking van deze elektriciteitsmotoren is significant stiller dan een mechanisch actuatiesysteem.

Om de slagbeweging die gegenereerd wordt door een nok na te bootsen, gebruiken deze compacte servos een integraal tandwielkast die de rotatiemotie van de servomotor omzet in lineaire beweging die slag creëert op een uitvoeras. De lineaire motor koppelt direct aan zijn respectieve gereedschapschuif, wat de noodzaak voor balspindels elimineert. De slag van deze motoren is volledig programmeerbaar.

De tandwielkast biedt een mechanisch voordeel dat de uitvoeras voldoende duwkracht geeft — gewaardeerd op 800 pond per schuif — om vormgereedschappen in de meeste materialen te voeden.

Index positionering van de spindeldrager is cruciaal voor werkstukdimensionale nauwkeurigheid. Een Hurth multi-tand koppeling wordt gebruikt om de spindeldrager te zetten. Indextijd is 0,4 seconde. Staafcapaciteiten zijn 0,875 inch voor ronde staaf, 0,625 inch voor vierkant en 0,75 inch voor zeszijdig.

Hoofdspindelaandrijving is een 14 pk AC motor die de vijf spindels via een planeetgetandesysteem aandrijft. Snelheden zijn programmeerbaar via de CNC en variëren van 250 tot 6.000 tpm. Individuele spindels kunnen geprogrammeerd worden om te stoppen voor straddle frezen, kruisboren of kruistappen operaties.

Besturing voor de nieuwe Davenport is een 486 PC. Om de assenschuiven te activeren, wordt een bewegingscontrolebord gebruikt om te communiceren tussen de computer en de servos. Een SERCOS lus feedback, die vezeloptische kabels gebruikt om de servos met het bewegingscontrolebord te koppelen, draagt positioneringsdata heen en weer naar de servomotoren.

Nauwkeurigheid?

"Dimensionale nauwkeurigheidsmogelijkheden voor Davenport multispindel mechanische lopen uit wanneer toleranties boven 0,002 inch nodig zijn," zegt de heer Firm. "Ze waren simpelweg niet ontworpen om betere toleranties te leveren."

Dat is een andere motivatie voor het creëren van de LS 522. Toepassing van servomotoren in plaats van nokken en het gebruik van een Hurth koppeling op de spindeltrommel verhogen de nauwkeurigheid van de nieuwe machine tot ±0,0002 inch.

Instel Versnelling

"Traditionele mechanische multi-spindels, Davenports inbegrepen, kunnen 12 tot 48 uren kosten om de machine in te stellen voor een nieuwe job," zegt de heer Firm. "Complete verandering voor deze nieuwe multispindel zal ongeveer twee uur zijn, en veel minder dan dat voor het draaien van een familie van delen. Met instellingen zo kort, is er geen reden om hulpbrongebruik te beperken door machines te wijden aan specifieke jobs."

De sleutel tot het reduceren van de betrokken tijd bij changeover is de programmeerbaarheid van de servodrijven. De beweging van de kruisschuif en eindschuiven op een mechanische machine wordt gecreëerd door een nok. Fijn afstellen van de slag (ascompensatie) is een tijdrovend proces van proberen en fouten met mechanische aanpassingen meestal vereist op elk van de tien bewegende schuiven.

Servotechnologie, in plaats van nokken, verandert dit proces dramatisch. Met programmeerbare slag, worden snelle beweging en voedingen ingesteld met toetsaanslagen. Gereedschapsoffsetcompensatie wordt op de besturing bereikt.

Twee referentiepunten worden voor elke spindel gebruikt. Lengte nul is het startpunt voor de kruisschuif. De spinascentrumlijn is het radiale nul punt vanaf de eindwerkschuif. Alle asbewegingen zijn positieve nummers vanaf deze startpunten. Als bij nok-type machines, is elke asbeweging een duik. Standaard vormgereedschapping wordt op de nieuwe Davenport gebruikt zodat winkels hun voorraadgearredschap niet hoeven weg te gooien.

Een operator/programmeerder voert simpelweg een start- en eindafmeting in. Een resident database berekent de voedingen tussen 0,0002 en 0,050 inch per omwenteling. Invoer wordt herhaald voor elke schuif. Operatietoewijzing en sequentie wordt gedaan met een procesplanningsblad.

De krachten die productiedraaioperaties vormgeven, vergen dat winkels werkstukverwerking in een ander licht bekijken. Cyclus tijd is bijna uitsluitend de maatstaf van productiviteit en een belangrijke benchmark in succesvolle bieden voor jobs.

Klanten en winkels zijn nog steeds heel bewust van cyclus tijd. Het belang ervan mag niet gediskwalificeerd worden. Echter, de totale cyclus tijd voor een run mag ook niet genegeerd worden. Met de verkorting van productielopen en de noodzaak om snel te reageren op JIT planning, is totale cyclus tijd — wat er gebeurt voor en na het deel gesneden wordt — een steeds belangrijker indicator van efficiëntie. Hoe snel een winkel jobs kan wisselen is de sleutel om meer marge uit een productielop te halen. En, de algehele doorvoercapaciteit van een winkel is vaker dan niet de sleutelfactor in het winnen of verliezen van een contract.

Nieuwe Werelden Bezoeken

Het is praktisch een gegeven dat de nieuwe Davenport LS 522 een welkome markt in draaibankwinkels zal vinden. De servactuatiesysteem van de machine dupliceert getrouw de functionaliteit en snelheid van mechanische machines.

Jobverwerkingservaring opgedaan op mechanische multispindels is direct overdraagbaar op de CNC machine. Gereedschapping is ook toepasbaar op de nieuwe machine zonder wijziging.

"De efficiëntie van gelijktijdige verwerking is onbetwist," zegt de heer Firm. "Winkels vrijmaken van de last van lange changeover, toelaten van productie van hogere toleranties, vereenvoudigen van operatie, al tegelijk de deelverwerkingssnelheden behoudend zo goed of beter dan de mechanische is de belofte van deze nieuwe machine."

In het niet-draaibank productiedraai gebied, verwacht Davenport dat de LS 522 een verwerkingsalternatief biedt voor enkel-spindel, enkelpunt draaicentra. Deze winkels weten over programmeren maar veel zijn minder bekend met vormgereedschappen en procesplanning voor gelijktijdige operatie.

Als deze winkels de overgang maken van twee-as, enkelpunt, contour draaien naar enkel-as, vormgereedschap draaien, ziet de heer Firm middel tot hoge productie draaiwinkels deze nieuwe multispindel machines toepassen om hun doorvoer dramatisch te verhogen.

Is Het Voor U?

Er zijn essentieel twee soorten winkels die deze nieuwe multispindel machine zouden kunnen overwegen. Dit zijn draaibankwinkels en winkels met middel tot hoog volume, hoge mix draaitoepassingen momenteel gedaan met enkelpunt draaicentra.

Draaibankwinkels zouden de verminderde instelvereisten zonder verlies van mechanische-achtige functionaliteit als een productievoordeel moeten erkennen. Het uitbreiden van de winkelcapaciteit om economisch kortere runs en strakkere toleranties te omvatten, maakt zin in de hedendaagse productieomgeving.

Voor winkels die enkel-spindel, enkelpunt draaien gebruiken, vertegenwoordigt een overgang naar meerdere spindels en vormgereedschapping een significante verandering in verwerkingstechniek. "Het veranderen van hoe u delen verwerkt is nooit makkelijk," zegt de heer Firm. "Overweging moet gegeven worden aan de kosten van vormgereedschappen boven enkelpunt gereedschappen. Het is een andere manier om werkstukken te draaien die geleerd moet worden."

Maar het kan de moeite waard zijn als kwaliteitseisen gehandhaafd kunnen worden terwijl een significante toename in productie gerealiseerd wordt. Meer doorvoer per machine betekent dat meer jobs over elke machine gelegd kunnen worden.

Dus, als het draaien van een hoge mix van precisiedelen in middel tot hoog volume uw bedrijf is, winkels die CNC multispindel machines nog niet overwogen hebben, kunnen deze nieuwe machine tool waard zijn om te bekijken als een verwerkingscomplement aan enkelpunt draaicentra of een alternatief voor automaten.