Hoe Multitasking Machine-Tools Moderne Productiewerkplaatsen Transformeren

De beschikbaarheid van een verscheidenheid aan multitasking machine-tool configuraties stelt werkplaatsen in staat om de beste combinatie van componenten en mogelijkheden voor hun specifieke toepassingen te selecteren.

Voortdurende vooruitgang in multitasking machine-tool technologie brengt werkplaatsen naar hogere productiviteitsniveaus dan ooit tevoren. De mogelijkheid om onderdelen van de hoogste complexiteit in een enkele opstelling te produceren, menselijke tussenkomst te beperken en aanzienlijke tijd te besparen, biedt zelfs kleine werkplaatsen een kosteneffectieve oplossing om te concurreren in de uitdagende productieomgeving van vandaag.

Met een verscheidenheid aan beschikbare configuraties en bouwers die nieuwe ontwerpen blijven aanbieden, zouden werkplaatsen in staat moeten zijn om de juiste combinatie van componenten en mogelijkheden te vinden die aan hun behoeften voldoen. Joe Wilker, productgroepmanager bij Mazak Corp., deelde enkele gedachten over de huidige stand van multitasking-technologie en hoe werkplaatsen er het beste voordeel uit kunnen halen.

Nieuwe Functies Op Multitasking Machines

Onder de veel functies die werkplaatsen zoeken in multitasking zijn tweedraai-spindels en meerdere gereedschapsrevolvers met gedreven gereedschapsstations en Y-as off-centerline mogelijkheid, samen met kantel-/draai B-as freesspindels, draai-/kantel tafels en groot-capaciteit gereedschapsmagazijnen. Volgens De heer Wilker omvatten nieuwere ontwikkelingen integraal-motor roller cam-stijl revolvers, verbeterde onderste revolvers, direct-aandrijving freesspindels en servo-gecontroleerde boor-steunstenen. Aanvullende geavanceerde mogelijkheden omvatten simultaan frezen met boven- en onderrevolvers en diepbooroperaties.

Integraal-motor revolvers die anti-backlash, roller gear cam aandrijvingssystemen gebruiken, leveren soepele, hoge-snelheid, hoge-nauwkeurigheid digitale indexering alsmede uitbreidbaarheid. Dergelijke veelzijdige revolvers huisvesten typisch 12 gereedschapsposities met de mogelijkheid om uit te breiden tot zo veel als 24. Verhoogde gereedschapscapaciteit betekent langere ononderbroken looptijden en de mogelijkheid om meer gemeenschappelijke gereedschappen te gebruiken, wat helpt de algehele gereedschapsvoorraad te reduceren. Dit revolverontwerp elimineert de noodzaak voor curvic/index koppelingen, en uitbreidbaarheid is mogelijk omdat de revolver digitaal indexeert naar elke positie zonder wijzigingen aan zijn behuizing. En eenmaal in positie, worden integraal hydraulische klemssystemen typisch gebruikt om maximale rigiditeit te waarborgen.

Net als bij hun bovenste tegenhangers, stelt De heer Wilker dat onderste revolvers op multitasking machines ook blijven evolueren en uitbreiden in termen van mogelijkheden, samen met hun gereedschapscapaciteiten. Onderste revolvers zijn nu robuuster en krachtiger en bieden typisch zo veel als negen gereedschapsposities met opties voor gedreven freesspindels.

Sommige machinebouwers configureren revolvers op 45-graden hellingen. Dit ontwerp maximaliseert de bewerkingsbelastingcapaciteit van de revolver en biedt voldoende toegang tot de machine's spindel en ruimte voor deeloverdrachten van hoofddraai-spindels naar secundaire draai-spindels.

Voor verhoogde productiviteit en deelloorbewerkingsveelzijdigheid kunnen onderste revolvers simultaan met bovenste revolvers op hetzelfde werkstuk werken. Of, onderste revolvers kunnen in combinatie met de machine's freesspindel werken die aan beide kanten van de machine's hoofdkast toegepast kan worden om de bewerkingscyclusduur verder te reduceren.

Vandaag de dag zijn multitasking machine revolvers uitgerust met gedreven gereedschapsspindels die direct-aandrijvingstechnologie implementeren die ze sneller en krachtiger maken dan hun voorgangers. Direct-aandrijving freermotoren leveren spindelsnelheid die tot 24 procent sneller is, samen met koppelniveaus die tot 60 procent hoger zijn. Deze mogelijkheden vertalen zich in boosts in bewerkingsveelzijdigheid, productiviteit en gereedschapslevensduur samen met verbeterde onderdeeloppervlakte-kwaliteit. Werkplaatsen kunnen multitasking machines aanschaffen met revolver gedreven-gereedschapsspindels die 10 pk en 6.000 toer leveren als standaard. Of ze kunnen kiezen voor diegenen die tot 10.000 toer leveren en zo veel als 52 pond-kracht koppel genereren.

De nieuwste NC servo-aangedreven steunstenen maken geautomatiseerde processen mogelijk. Deze steunstenen zijn volledig programmeerbaar en draaien op hun eigen AC servomotoren en spindels. Via deelprogramma's kunnen de steunstenen uitstreken naar bekende posities en met gespecificeerde aanloopvoedsnelheden en contact maken met werkstukken bij consistente houdingsdrukken. Vanwege hun positieve onafhankelijke aandrijvingssystemen kunnen deze steunstenen ook gaten boren op as-lijnen, wat veelzijdigheid toevoegt aan de taken die een multitasking machine kan verwerken.

In de meeste gevallen zijn steunsteen duwinstellingen verstelbaar in incrementen van specifieke pond-kracht. Deze functie stelt werkplaatsen in staat om duwniveaus in te stellen volgens werkstukmateriaal en -vorm om het risico op onderdeelschade te elimineren terwijl tegelijkertijd veilige en veilige houding en ondersteuning worden geboden. Of, werkplaatsen kunnen duwinstellingen op de vlucht aanpassen terwijl steunstenen bezet zijn, wat boor-, boor- en hon-operaties mogelijk maakt die anders gereedschappen in de machine's gereedschapsrevolver zouden vereisen. Dus, steunstenen met dergelijke operationele mogelijkheid openen op hun beurt posities in machine-tool revolvers.

Naarmate een toenemend aantal werkplaatsen te maken krijgt met langere, grotere en complexere as-type werkstukken, kunnen multitasking machines uitgebreide bedlengtes aanbieden samen met innovaties zoals diepboor/gereedschapshouders. Deze machines verhogen de verwerkingssnelheid en efficiëntie voor die uitdagende onderdelen aanzienlijk.

Voor diepgatoperaties staan diepgereedschapshouders machines toe om meerdere gereedschappen te hanteren en op te slaan – typisch zo veel als drie, elk ongeveer 40 inch lang. Houders zijn boven de machine's tweede spindel of, afhankelijk van machineversie, de steunsteen geplaatst om gereedschappen goed uit de weg te houden, maar toch snel en gemakkelijk toegankelijk.

Multitasking Machines In Medische Toepassingen

Lowell Inc. elimineerde handmatige operaties en verhoogde de algehele doorvoer met drie multitasking machines die volledige deelloorbewerkingscapaciteit in een enkele opstelling bieden.

Een werkplaats profiteert van de voordelen van multitasking bewerking – het elimineren van handmatige operaties en het verhogen van de algehele doorvoer – in de productie van hun meest uitdagende onderdelen. Lowell Inc. is een medische contractfabrikant in Minneapolis, Minnesota, gespecialiseerd in implanteerbare apparaten zoals orthopedische implantaten voor de wervelkolom, trauma en extremiteiten markten en hart- en vaatkundige onderdelen voor mechanische circulatoire ondersteuning en klepreparatie. Deze typisch zeer complexe multi-component assemblages, zoals pedicelschroeven, cervikale platen, kruisconnectoren en linkerventrikel assistentieapparaten (LVAD), zijn bijna allemaal meerdere-onderdeel systemen waarin individuele componenten correct moeten functioneren wanneer gecombineerd met elkaar. Ontwerpen variëren van klant tot klant, dus eigenlijk is elke taak bij Lowell een maatwerk taak.

De vraag naar aanpassing en verstelbaarheid, samen met kleinere apparaten voor minimaal invasieve chirurgie, stelt bekende bewerkingsuitdagingen. Eenmaal de werkplaats uitvindt hoe deze kleine onderdelen vast te houden, moet het dan kleine, ingewikkelde, hoog complexe kenmerken in ze frezen, regelmatig gebruikmakend van snijgereedschappen kleiner dan 1 mm in diameter.

Om deze uitdagende onderdelen te hanteren, installeerde Lowell drie Mazak Integrex i-150 multitasking machines, gegroepeerd in een celconfiguratie. De machines bieden volledige deelloorbewerkingscapaciteit in een enkele opstelling om handmatige operaties te elimineren en de algehele doorvoer te verhogen. Ze vereenvoudigen spanning tot alleen spanklemmen en spanklemmen; hanteren gemakkelijk onderdelen die variëren van klant tot klant; en in veel gevallen reduceren ze de onderdeelbewerkingscyclusduur.

Elke Integrex i-150 heeft een C-as CNC-gecontroleerde draai-spindel, verticale B-as freesspindel en achterwerk-vise/onderdeel-ondersteuningscentrum voor draaien, multi-vlak, multi-hoek en volledige vijf-as contouring. Lowell koos voor de hoge-snelheid, 20.000-toer freesspindels en 72-gereedschap-capaciteit voorlaadmagazijnen voor hun machines ook.

Freesspindels kantelen van -10 graden tot +190 graden, en C-as spanklemmen hebben voldoende doorboringen die staafdiameters tot 2,56 inch accommoderen. Voor off-centerline operaties leveren de machines Y-as bereiken van ±3,94 inch. As-reizen van 14,57 inch in X, 17,13 inch in Z en 15,75-inch diameter maximale zweng laten de machines een bereik van onderdeelgroottes en -vormen verwerken, allen binnen een 91,3-inch bij 99,6-inch voetafdruk.

Met de drie machines identiek geconfigureerd en nabij elkaar gerangschikt, können machinisten gemakkelijk van machine naar machine bewegen zonder een volledig andere machine of programmeertaal te hoeven leren.

Op de Mazaks genereert Lowell praktisch alle onderdelen van staafmateriaal van 0,375 inch tot 1,250 inch in diameter. LNS Quick Load Servo 65 staafvoeders voeden automatisch 40-inch lange staven in de machines. De werkplaats koos verschillende machine-opties die de machineprestaties verder verbeteren. Deze omvatten koelmiddelchillers, schalen op alle assen en geavanceerde CNC-besturingsfuncties voor hoge-snelheid bewerking.

De QTN350-II MSY multitasking machine heeft frees- en Y-as mogelijkheden alsook een tweede draai-spindel, wat LCP Machine Inc. in staat stelt om zeer kleine, hoog complexe kenmerken op medische implantaatcomponenten te frezen.

De machines hebben geholpen het gehele onderdeelbewerkingsproces te stroomlijnen, inclusief programmeren en opstellen. De deelloorbewerkingsveelzijdigheid en verbeterde doorvoer laten de werkplaats toe om door te groeien in nieuwe toepassingen.

Verteidiging Neemt Ook Een Draai

Een andere werkplaats, LCP Machine Inc. van Bunnell, Florida, is een Tier II en III leverancier in luchtvaart en verdediging alsook Tier I in olie en gas. Het verwerkt momenteel meer dan 200 verschillende individuele taken per maand, met hoeveelheden die variëren van één tot 10.000 stukken. Sommige taken herhalen, maar meestal zijn ze uniek.

Het bedrijf heeft 14 Mazak machines, de meest recente zijn een Quick Turn Nexus (QTN) 350-II MSY multitasking machine en enkele Vertical Center Universal (VCU) 400 5X en 300 5X volledige vijf-as verticale bewerkingscentra. De multitasking machine heeft frees- en Y-as mogelijkheden alsook een tweede draai-spindel om elk van LCP's onderdelen in een enkele opstelling te verwerken.

Andere machines op de vloer omvatten multitasking QTNs met freesmogelijkheden, drie-as Vertical Center Nexus (VCN) verticale bewerkingscentra en een VCN Compact verticale bewerkingscentrum.

LCP maakt de meeste van hun onderdelen van aluminium, roestvrij staal en nikkellegeringen, samen met messing, koper en verschillende veelvoorkomende soorten kunststoffen. Onderdelen meten overal van 0,030 inch tot 18 inch in diameter, en 60 inch lang. Toleranties kunnen variëren van ±0,001 inch tot zo strak als 0,0002 inch, en bewerkingstijden variëren van 10 seconden tot zo lang als acht uur.

Door technologieën zoals multitasking en volledige vijf-as bewerking te gebruiken, voltooit de werkplaats vaak onderdelen in enkele opstellingen. Een dergelijk onderdeel is een behuizing voor een militair sonartoestel gefreesd op de QTN, die specifiek voor die taak werd aangeschaft en het onderdeel kan produceren voor de helft van de kosten van de eerdere mogelijkheden van de werkplaats. De werkplaats loopt ongeveer 10.000 van deze onderdelen per jaar.

Het sonaronderdeel vereist AD en ID draaien en wat frezen. De echte uitdaging is de ID oppervlakte-afwerking, die LCP eerst dacht dat het onderdeel uitbesteed moest worden voor honen. De hon-operatie zou veel tijd aan de taak toevoegen. Maar wetend de mogelijkheden van de QTN, legde LCP aan de klant uit dat het aankopen van de machine het onderdeel in een enkele operatie zou laten maken terwijl de vereiste oppervlakte-afwerking alleen in de noodzakelijke gebieden wordt gehandhaafd, dus goed binnen het prijspunt van de klant blijft terwijl LCP een comfortabele winstmarge behoudt. De machine kan één van deze onderdelen in minuten voltooien.

Als een precisiewerkplaats in de productie van luchtvaart- en verdedigingscomponenten, samen met die voor olie en gas en andere industrieën, weet LCP dat hun klanten zullen blijven eisen naar hogere kwaliteit en lagere prijzen. Het hangt af van multitasking-technologie om aan deze eisen te voldoen.

Meer Doen Met Minder

Wanneer machine-tool bouwers multitasking machine-ontwerpen verfijnen en verbeteren, neemt de verwerkingsveelzijdigheid toe, en de kernvoordelen van multitasking worden verder verbeterd. Het combineren van operaties reduceert onnauwkeurigheden die kunnen optreden bij het verplaatsen van onderdelen over meerdere werkstations en elimineert werk-in-voortgang voorraad die anders tussen zelfstandige machine-tools zou kunnen wachten. Zoals in veel gevallen gezien, laten multitasking machines werkplaatsen toe om meer te bereiken met minder en de concurrentiekracht te verhogen.