CNC Multis Verhogen: Inzichten Van EMO 2017

Een bezoek aan EMO, zou bovenaan ieders lijst moeten staan om de nieuwste bewerkingstechnologie te zien. Het is een enorme productiebeurs, voor het laatst gehouden in september 2017 in Hannover, Duitsland. Voor multi-spindle productiemachines, was Hal 17, die gewijd is aan multi-spindle machine-tools, een must-see voor alle productiebeverwerking tech-enthousiastelingen, inclusief journalisten uit de hele wereld.

Ik nam genoeg tijd om deze massive hal te verkennen en stopte bij de Schütte-stand, waar complexe gedraaide rotatie-onderdelen geproduceerd werden door droogfrezen op het bedrijf's nieuwste toevoeging aan hun machineportefeuille, de AC10-36 multi. De nieuwe machine biedt acht spindels voor meer productiviteit voor onderdelen tot 40 mm in diameter. Het viel mij op, niet vanwege de hoge complexiteit, maar vanwege de snelheid waarmee het onderdelen produceerde. Binnen drie seconden viel het complete onderdeel, inclusief voor- en achterbewerking, uit de machine, afgerond en klaar om naar de klant te worden verzonden.

Acht spindels maken het mogelijk. Schütte's AC10-36 biedt acht spindels en tot twee tegen-spindels voor achterbewerking. "Voor achterbewerking, wat een knelpunt in productie kan zijn als meerdere operaties nodig zijn om het onderdeel af te werken met de tegen-spindel, biedt de AC10-36 twee tegen-spindels die simultaan aan twee werkstukken kunnen werken," legt Schütte's marketingmanager, Wilfried Rupp, uit. "Als de keuze is om dubbele achterbewerking te draaien, hebben we de oplossing. Er zijn acht kruisschuifposities beschikbaar, elk met de mogelijkheid om meerdere gereedschappen te hebben. Twee van de acht kruisschuiven kunnen getoold worden voor werk op de hoofddraaispindelposities of de tegen-spindels om simultane achterbewerking te geven. Wanneer de voorwerkoperaties voltooid zijn, grijpen beide tegen-spindels elk één onderdeel van posities zeven en acht en worden twee onderdelen simultaan voltooid.

En dat is het geheim achter de 3-seconde cyclusduur voor het onderdeel dat gedemonstreerd werd op de stand van het bedrijf. Na diverse bewerkingsoperaties op de hoofddraaispindels inclusief draaien van in- en uittendiameters, profieldraaien, frezen en boren, wordt het onderdeel overgedragen naar de tegen-spindels voor achterbewerkingsoperaties.

High-Tech Ontmoet Traditioneel Ontwerp

Hoewel acht-spindle technologie niets nieuws is – Schütte biedt al jarenlang acht spindels op hun G- en PC-serie multi-spindle machines. De ACX-machine, die wereldwijd nu beschikbaar is, is het resultaat van lopende ontwikkelingen van het bedrijf's Generatie SCX CNC zes-spindle, multi-spindle automatische draaibanken, geïntroduceerd in 2006. Om meer te leren, bezocht ik Schütte's hoofdkantoor in Keulen, Duitsland, om de machine in productie eerstehands te ervaren.

Opgericht in 1880, heeft het familiegoed bedrijf multi-spindle automatische draaibanken geproduceerd vanaf 1937. In 1940 werd de eerste multi-spindle automatische met een onafhankelijk gecontroleerde lengteschuif – een principe dat later bekend zou worden als het 'Schütte-ontwerp' – gebouwd. Het Schütte-ontwerp omvat een gesplitste indeling van de bewerkingseenheden voor lengte- en kruisbewerking op twee machinestanden, legt onze gastheer, De heer Rupp, uit. De spindel en aandrijfkop zijn gemonteerd op een torsie- en trillingsvaste mineraal gegoten machinebasis en verbonden door een robuuste lengte-ondersteuningsbalk. Dit creëert een gesloten-lus framework dat optimale krachtverdeling en een hoge graad rigiditeit garandeert. Dit ontwerp voorziet de machine van een hoog niveau van stabiliteit, wat zich niet het minst reflecteert in een hoge materiaalverwijderingscapaciteit.

Een verder kenmerk van multi-spindle automaten van Schütte is de 'Schütte-Blok'. "Dit geeft onze lengteschuiven een hoge graad nauwkeurigheid en levensduur en maakt gesofisticeerde booroperaties mogelijk." Vaak vragen klanten die niet te vertrouwd zijn met onze machines, bijvoorbeeld die in China, waarom het bedrijf voor dit specifieke ontwerp koos. Het antwoord is dat het een traditioneel, bewezen ontwerp is dat Schütte machines ongekende nauwkeurigheid geeft en zeer gewaardeerd wordt door klanten, zegt De heer Rupp.

Naarmate de tijd voorbijging, weerspiegelde industriële productie de behoefte aan complexere werkstukken in kleinere batches, kortere levenscycli en een hoogst competitieve omgeving. Deze behoeften focusden het bedrijf op de ontwikkeling van de SCX-serie van zes-spindle CNC multi-spindle machines. In de SCX-serie machines is alles wat niet direct gerelateerd is aan de productie van het werkstuk, verwijderd uit de bewerkingszone. Geen koelmiddel, smeringlijnen of kabels zijn binnenin de werzone om spaan te verzamelen. Bovendien zijn de kruis- en lengteschuiven uitgerust met standaard gereedschapseenheden, elk met de mogelijkheid om meerdere gereedschappen te houden. Deze uitwisselbare eenheden kunnen eenheden voor draaien, boren, frezen, tandwielhobben, sferisch en polygoon draaien of meest elke andere gedreven of stationaire behoefte omvatten.

Waarom heeft het 10 jaar geduurd om een acht-spindle variant van het bedrijf's succesvolle CNC automatische multi-spindle draaibank SCX-serie op de markt te brengen? De heer Rupp legt uit als volgt: "Een acht-spindle machine is veel complexer dan een zes-spindle machine. Je moet programmeren en controleren tot 85 assen, wat alleen mogelijk is met een tripe NCU in de Siemens 840D Solution Line Series. Tegelijkertijd moet je dezelfde gebruiksvriendelijke operator-interface bieden waaraan onze klanten gewend zijn."

De configuratie, bediening en programmering van de CNC ACX-machines worden uitgevoerd met behulp van de SICS-gebruikersinterface ontwikkeld door Schütte. Het is optimaal afgestemd op de reeks functies van de multi-spindle automatische ACX. SICS voorziet operators van de respectieve vooraf gedefinieerde invoer- en bedieningsmenu's voor hun taken. De coördinatie en distributie van de data naar de individuele besturingssystemen en kanalen lopen op de achtergrond en zijn niet zichtbaar voor de gebruiker.

Het materiaal wordt meestal aan de ACX-machine geleverd in de vorm van staafmateriaal met een diameter van maximaal 42 mm. Als alternatief voor staafmateriaal, is een geautomatiseerde toelevering van blanks of half-fabrikaten via individuele voederapparaten mogelijk. De afgeronde onderdelen verlaten de machine, afhankelijk van klantvereisten, via een glijbaan, afvoerbånd of worden georiënteerd in pallets gedeponeerd. Reinigings- en meetstations kunnen volgens de respectieve werkstukvereisten geconfigureerd en geïntegreerd worden in het afgeronde onderdeelafhandelingssysteem.

Het Acht-Spindle Voordeel

De ACX-machines zijn ontworpen voor complete bewerking – de voor- en achterzijde van het werkstuk worden in een enkele cyclus voltooid. Van doorslaggevend belang is de mogelijke simultane werk van acht hoofddraaispindels en tot twee tegen-spindels, legt De heer Rupp uit. Alle spindels zijn uitgerust met vloeistof-gekoelde directe aandrijvingen – wat de thermische uitrekking in de spindeldrager tot een minimum beperkt – die vrij selecteerbare spindelsnelheden onafhankelijk van elkaar toestaan. Met een koppel van 85 Nm, hebben ze bijzonder hoge dynamiek en trekkracht.

De machine kan bediend worden als een acht-spindle machine voor ingewikkelde onderdelen die uitgebreide bewerking vereisen, of als een dubbele vier-spindle machine, waar het eigenlijk als twee machines samenwerkt op een enkel platform. Elke seconde heeft een gereedschapsstation altijd gelijktijdige toegang tot dezelfde gereedschappen. Als resultaat van dubbele vier-spindle bewerking, produceert de machine twee afgeronde onderdelen per trommelrotatie. In dubbele achterkantbewerking, zijn er acht spindelposities beschikbaar voor voorbewerking van het werkstuk en twee spindelposities voor achterkantbewerking, en ze werken allemaal simultaan.

Verder productiviteitsverhoging kan bereikt worden met optioneel beschikbare extra schuiven in posities zeven en acht in de afstekpositie. "Deze functie stelt de gebruiker in staat om zowel een extra achterkantbewerkingsoperatie als simultane pre-afstek van een opvolgwerkstuk tijdens achterkantbewerking van het werkstuk te implementeren," zegt De heer Rupp.

Bewerkingseenheden

De basiskonstructie van de AC10-36 volgt het klassieke concept van de kam-gecontroleerde automatische, waar acht spindels indexeren in een precisiegemaakte spindeltrommel die met grote herhaalbaarheid wordt vergrendeld door een robuuste Hirth-koppeling. De kruisschuiven voor AD-bewerking staan bewerking in de X-, Z- en Y-as op posities één tot acht toe. De X-as schuif beweegt radiaal tot de spindel-middellijn op lineaire geleidelijnen. De Z-as beweging gebruikt een hydrostatische pen-ontwerp dat parallel aan de spindel-middellijn reist en door de X-as drager op 90 graden passeert. Beide assen worden elektromechanisch aangedreven. Met interpolatie, staan deze X-Z contourbeweging op alle acht stations toe.

De modulaire kruisschuif gereedschapsrevolvers kunnen één of meer gereedschappen in het snijproces brengen op elk van de acht stations, potentieel het aantal gereedschappen dat op elk gegeven station gebruikt kan worden vermenigvuldigend. Deze flexibiliteit staat toe dat meerdere operaties op een enkel station uitgevoerd kunnen worden of geeft de optie om redundante gereedschappen op de juiste plek te hebben voor onbevoegde operatie.

Elke kruisschuif kan Y-as bewerkingsmogelijkheid bieden. Naast zijn lineaire beweging, kan de Z-as gerangschikt worden om te zwenken. Deze beweging stelt een tweede of derde gereedschap of meer gereedschappen in staat om op het werkstuk te worden gepositioneerd. Het staat ook Y-as frezen toe door interpolatie tussen de lineaire X-as en de draaiende C-as.

De Hirth-koppeling wordt gebruikt om diverse geconfigureerde revolvers te accepteren die snijgereedschappen dragen die gebruikt worden voor een gegeven station. Net als op de SCX-serie, omvatten de ACX-standaardrevolvers apparaten voor (off-center) boren, diepboren, draadsnijden, hoekboren, kruisboren, contourfrezen, tandwielhobben, en multi-kant draaien, sferisch en polygoon draaien (kruis) alsook kruisschuiven (eindbewerking) voor gedreven en stationaire gereedschappen. Essentieel belangrijk: alle eenheden kunnen onafhankelijk van elkaar in elke spindelpositie gebruikt worden.

De standaardverbinding laat elke revolver op elke kruisschuif positioneren. Dit modulaire ontwerp is geschikt voor zowel stationaire als gedreven gereedschappen. Voor gedreven gereedschappen is een integraal motor gemonteerd in de Z-as pen en genereert 8.500 toer. Koelmiddellijnen worden ook door de pen gerouteerd, wat de werzone helder houdt. Door het gereedschap koelmiddel tot 100 bar is beschikbaar.

De kruis- en lengteschuif revolvers gebruiken HSK of Capto snijgereedschaphouders voor stevig klemmen en snelle change-over. Standaard en nauwkeurige snijgereedschapinterfaces moedigen het gebruik van offline gereedschapvoorafstellers aan om gereedschapswisselingen in de machine te versnellen.

Vrij Toegankelijke Bewerkingszone

Om change-over te accommoderen, werd alles wat niet direct gerelateerd is aan het bewerken van onderdelen, uit de werkzone van de machine geëlimineerd. De afgeschermde snijzone bevat geen aandrijfcomponenten of geleidelijnen, smeer- of koelmiddellijnen, of bedrading. Het is een schone werzone die snelle change-over van gereedschappen beter faciliteert en goede spaanverwijdering toestaat. De open en schone werzone geeft de gebruiker ook vrijheid om diverse bewerkingsconfiguraties toe te voegen of te verwijderen.

"In geval van spaanaccumulatie, zijn er geen obstructies in het materiaalverwijderingsgebied door schuiven, aandrijfbijeenkomsten, kabels of lijnen," legt De heer Rupp uit. "Het risico op schade aan of vernieling van kabels of slangen door hete spaan of tijdens machine-opstelling bestaat niet meer. Nest van spaan is ook iets van het verleden. Dit verbetert duidelijk de betrouwbaarheid en beschikbaarheid van de bijlagen en vermindert aanzienlijk onproductieve tijden die vereist zijn om spaan en spaan-nesten te verwijderen. Voor veel werkplaatsen is dit onschatbaar omdat betrouwbare automatische operatie alleen bereikt kan worden als het probleem van spaanafvoer is opgelost. En al dit in de kennis dat moeilijk-te-bewerken materialen steeds vaker worden gebruikt. Dit is niet alleen een echte uitdaging met betrekking tot de machinecapaciteit, maar ook met betrekking tot de spaan, die vaak lang zijn en dus moeilijk te verwijderen. De indeling van aandrijf- en leidssystemen buiten de bewerkingszone voorkomt ook effectief besmetting van deze kritische elementen en verwijdert zo het gevaar van voortijdige slijtage."

De ACX-serie van Schütte is beschikbaar voor wereldwijde distributie. Het acht-spindle ontwerp dient de behoeften voor flexibele, lagere-volume, hogere-mix productie die steeds vaker in metaalbewerkende werkplaatsen wordt gevonden. Bovendien vult de acht-spindle ook de behoeften voor hoge-volume productie met zijn additionele bewerkingsmogelijkheden voor complexe onderdelen.