VMC-technologie Breidt Applicaties Uit & Verhoogt Productiviteit

Geavanceerde modellen breiden VMC-bereik op de shopfloor voortdurend uit.

Verticale bewerkingscentra met geavanceerde functies en functies verdienen hun streeptjes als meer productieve leden van machine shops' CNC-apparatuurarsenaal. Vandaag de dag daagt VMC's de notion uit dat ze geconsigneerd moeten worden aan een zelden bezochte donkere hoek van de shop, of beperkt tot secundaire bewerking. VMC's zijn traditioneel lager geprijsd in vergelijking met horizontale bewerkingscentra maar zonder de productiecapaciteit.

Tot een bepaalde mate hebben de meest recente toevoegingen van geavanceerde technologie VMC's in staat gesteld de productiviteitskloof te dichten en een competitieve rand te winnen in hoge-snelheid, hoge-precisie applicaties zo divers als luchtvaart, medisch, energie en soortgelijk veeleisende industrieën. De functionaliteit van VMC's is significant verhoogd met de toevoeging van vierde- en vijfde-as tafel-op-tafel en trunnion-configuraties, meerdere palletwisselaars, meer gereedschappen, en hoge-snelheid spindels. VMC's zijn capabel van het bewerken van de meest complexe werkstukken, zoals gegolfde rotoren voor straalmotoren, turbinenschaufels voor energieopwekking, grote luchtvaartcomponenten, en precisie vorm- en stempelwerk.

Vorm- en Stempel VMC Case Study

Werkzeugbau Leiss GmbH wordt beschouwd als een van de werelds toonaangevendste en meest succesvolle producenten van extrusieblazormen en stretchblazormen. In nauwe samenwerking met zijn klanten, ontwikkelt het bedrijf uit Ludwigsstadt, Oberfranken, Duitsland, nieuwe verpakkingsontwerpen voor de voedsel-, farmaceutische, chemische, automotive en cosmetische industrieën, alsook stempels en vormen die ontworpen en gefabriceerd worden door ongeveer 65 geschoolde Leiss-werknemers.

"Als dienstverlener in gereedschapsontwerp en -constructie, zien we ons als een partner voor onze klanten," zei Daniel Leiss, uitleggend de strategie van het bedrijf. Hij beheert het bedrijf samen met zijn vader Fritz Leiss. De nauwe partnerschappen met klanten beginnen vaak met de ontwikkeling van nieuwe verpakkingsontwerpen. "Hoewel eerder we het proces helpen met onze ervaring, hoe economischer de fabricage van de stempels is voor allen betrokken."

Dit maakt het mogelijk voor Werkzeugbau Leiss om 250 nieuwe stempels per jaar te produceren met een totaal van ongeveer 1.000 kaviteiten, alsook periferiecomponenten, zoals blaaspennen, maskers/punches of stempels/pennen.

Werkzeugbau Leiss beheert zijn hoge-volume productie in zijn grote en moderne faciliteiten. Precisiebewerking wordt gedaan door een krachtige vloot machines, inclusief tien CNC-machines van DMG Mori. Naast twee CTX draaimachines, omvat de machinvloot vijf verticale bewerkingscentra uit de DMG Mori DMC V-serie. Dit omvat de DMC 1150 V, de DMC 1450 V en ook de nieuwe DMC 1850 V.

De machines werken op volle capaciteit, het bewerken van de hoge-precisie extrusieblazormen, die 80 procent van Leiss' productie uitmaken. Hun productieprocessen variëren van boren en frezen van de koelsystemen tot ruw- en fijnfrezen. "We profiteren van de hoge stabiliteit en nauwkeurigheid van de machines, wat ons in staat heeft gesteld afwerkingswerk tot een minimum te reduceren, met name op het gebied van grote vormen voor lange-hub machines," zei Daniel Leiss, verwijzend naar de daaropvolgende polishing van de vormen.

Het grootste model van de DMC V-serie werd in juli 2018 geïnstalleerd als een field test machine, wat Daniel Leiss beschouwt als de perfecte toevoeging: "Met de DMC 1850 V, heeft DMG Mori een beproefd machineconcept aangepast aan de toenemende kwaliteitseisen bij het bewerken van grotere en zwaardere componenten." Het verticale bewerkingscentrum breidt uit tot 1.850 mm verplaatsingspaden in de X-as, en 700 mm en 550 mm respectievelijk in de Y-as en Z-as. De maximale belastingcapaciteit is 3.000 kg.

Volgens Daniel Leiss, past de DMC 1850 V ideaal bij de vorm- en stempelmaker's vereisten. "Machinestabiliteit geldt zowel voor 2,5D bewerking en boren als voor 3D ruwfrezen. Met zijn nauwkeurigheid en dynamiek, is de machine ook indrukwekkend voor 3D fijnfrezen en is daarom geschikt voor gebruik in alle fasen van gereedschapsproductie," zei hij. Na slechts een paar maanden field testing, werd de DMC 1850 V in een tweeshift-operatie gebruikt en heeft betrouwbaar presteren sinds.

VMC met Kantel Tafel

Mazak Corp., Florence, Ky., blijft zijn in Kentucky ontworpen en gebouwde VMC-lijn uitbreiden met het VC-500A/5X Verticaal Bewerkingscentrum dat een trunnion-stijl kanteltafel heeft. De VMC is ontworpen voor nauwkeurige, kosteneffectieve verwerking van kleine, complexe delen via volledige vijf-as bewerking. De VC-500A/5X sluit zich aan bij Mazak VMC's die drie-, vier- en vijf-as bewerkingsmogelijkheden omvatten met onboard probing voor deellocatie en kenmerkinspectie. De VC-500A/5X heeft de Mazatrol SmoothX CNC, wat het makkelijk maakt om programma's te genereren voor complexe deelsproductie.

Geavanceerde functies van de VC-500A/5X stellen het in staat de kortst mogelijke bewerkingscyclus tijden te garanderen, met name in fijn increment programma's voor simultane vijf-as operaties en vrij-vorm stempel-vorm bewerking, aldus het bedrijf. Deze functies omvatten hoge-versterking feed-forward controle, snelle rotatie-as snelheden, variabele versnelling controle, en intelligente zakfrezen. Speciale tandwielontwerpsoftware en een metrologie-eenheid kunnen geïntegreerd worden in een gesloten-lus tandwielbewerkingsproces.

Asverplaatsingen van de VC-500A/5X accommoderen deelafmetingen tot 19,88" (505 mm) in diameter en 12" (305 mm) in hoogte. Snelle verplaatsingssnelheden voor deze drie lineaire assen zijn 1.181 ipm (30 m/min). De VC-500Z/5X is uitgerust met een hoge-prestatie 12.000-toer per minuut CAT-40 spindel voor het bewerken van alle gangbare materialen, inclusief staal, aluminium en gietijzer. Optionele spindelsnelheden van 15.000 toer per minuut en 20.000 toer per minuut zijn beschikbaar.

Een 60-gereedschap ATC helpt insteltijd te verlagen, staat redundante gereedschapping toe en biedt verhoogde onbemande, ononderbroken operaties. Dit proces geeft jobshops een hoge-precisie en kosteneffectieve optie om kleine tot middelgrote batches tandwielen te bewerken met standaardgereedschappen.

Single Machine Automatisering

Met shopfloor-ruimte op een premium, worden kleine voetafdruk machines breed gewaardeerd, alsook automatisering die beschikbare vloerruimte kan optimaliseren. Single-machine automatiseringssystemen voor verticale bewerkingscentra bieden een productieve oplossing voor kleine winkels met de capaciteit om te voldoen aan veranderende productie-eisen met uitbreidbare, kosteneffectieve systemen. Ze vereisen minimaal vloerruimte en bieden lights-out operatie, houdende machine-spindels in de snede terwijl operators vrij zijn om nieuwe delen te laden, kwaliteitscontroles uit te voeren of zich te richten op diverse andere shop-taken.

Als het aankomt op automatisering, realiseren werktuigmachine OEM's, zoals Mazak, dat één maat niet aan allen past en blijven schaalbare automatiseringssystemen ontwikkelen. Dergelijke systemen zijn schaalbaar in grootte, kosten, en capaciteit, maar bieden de typische voordelen van elke vorm van automatisering - verhoogde uitvoer van machines en arbeid - eigenlijk meer doen met minder.

Hier is hoe Mazak de voordelen van single-machine automatisering afweegt. In vergelijking met meer uitgestrekte automatiseringssystemen, hebben single-machine automatiseringssystemen dramatisch kleinere voetafdrukken, en in veel jobshop-gevallen is dat alles wat nodig is.

Vandaag de dag zijn single-machine automatiseringssystemen typisch gestandaardiseerde oplossingen, maar flexibel en uitbreidbaar. Bijvoorbeeld, Mazak's Multi Pallet Pool (MPP) automatiseringssysteem geeft winkels de optie van drie verschillende configuraties, 6, 12 of 18 paletten vasthoudend. Het systeem werkt over verschillende productiemethoden en de operator kan het MPP-systeem instellen om low-mix/high-volume delen of short-run delen met frequente changeovers te draaien.

Initieel kan een winkel beginnen met een zes-pallet MPP samengesteld uit twee rijen van drie paletten. Dit twee-niveau systeem kan uitgebreid worden tot zes paletten op elke rij voor een totaal pool van 12 paletten. Voor een 18-pallet systeem, zou de MPP groeien tot drie rijen van zes paletten. Ongeacht configuratie, blijft de MPP's grootte in termen van voetafdruk klein, besparende waardevolle shopfloor-ruimte.

Een MPP zes-palletwisselaar gekoppeld met een Mazak Variaxis i-600 vijf-as VMC, bijvoorbeeld, gebruikt 29 procent minder vloerruimte dan een zes-pallet lineair-type systeem terwijl het dezelfde capaciteit biedt. In vergelijking met een 12-pallet systeem, verlaagt de MPP vloerruimtevereisten met 44 procent. En wanneer gebruikt met een Mazak Variaxis i-700 vijf-as VMC, is een zes-pallet MPP 44 procent kleiner dan een lineair gerangschikt systeem, en de MPP's 12- en 18-pallet systemen hebben minder dan de helft van de ruimte nodig.

In contrast met andere automatiseringssystemen, gebruikt de MPP echte machinepalletten in plaats van additionele op de machine's bestaande pallet geplaatst. De Variaxis i-600's MPP heeft een 400 vierkante mm pallet die een 300 kg maximale belasting vasthoudt bij afmetingen tot 600 mm in diameter en 425 mm in hoogte.

De Variaxis i-700 MPP pallet is 500 mm vierkant en heeft een belastingcapaciteit van 400 kg. De MPP werkt met hetzelfde palletklemmingsysteem als een typische twee-palletwisselaar op een werktuigmachine geïnstalleerd. Binnen de MPP, kiest en plaatst een servogedreven robot paletten in en uit de machine.

De MPP gebruikt dezelfde Smooth PMC-software die Mazak's uitgebreide, multi-machine Palletech-automatiseringssysteem controleert. De machinebesturing toont de software die op een afzonderlijke celcontrollereenheid draait. Smooth PMC-software maakt het makkelijk om het geautomatiseerde bewerkingsysteem van bijna overal te monitoren met een smartphone, PC of tablet. De software laat winkels ook schema's on-the-fly veranderen, deeldeelprogrammabestanden beheren, gereedschapslevensduur/breuk volgen alsook instructies aan de shopfloor uitgeven.

Sneller van Tekening naar Deel

Je zou verwachten dat Hurco Companies Inc., dat conversationele programmering uitvond, een leider zou zijn in het stroomlijnen van het proces van sneller van tekening naar deel met CNC-werkmachines. En dat is het.

Hurco VMC's lopen de gamut, van de VM CNC VMC compacte voetafdruk waardemodel tot VMX vijf-as serie machines, en voor de grootste luchtvaartdelen de DCX-serie van dubbelkolom bewerkingscentra met 2- en 3-m X-assen. Hurco's VMC's worden gebruikt om delen te fabriceren voor de automotive, luchtvaart, medische apparatuur, energie, injectie gereedschap en vorm, transport en elektronica industrieën.

Op zijn hogere CNC-werkmachines biedt Hurco dual-screen besturing voor snellere, makkelijkere verwerking. Een Data Block Search helpt operators een deeldeelprogramma te bewerken om een kenmerk te corrigeren, bijvoorbeeld. In plaats van te zoeken door regels code, gebruikt de programmeerder het grafisch scherm om het deeldeelkenmerk te selecteren dat bewerkt moet worden en de overeenkomstige regel code verschijnt op het andere scherm zodat de wijziging snel gemaakt kan worden.

Hurco's Concurrent Programming-functie is verbeterd met de dual-screen besturing. Terwijl het bewerkingscentrum één deel draait, kan de operator het volgende deel programmeren zonder de bewerkingscyclus te onderbreken.

DXF Transfer stelt de operator in staat om de CAD-afbeelding te importeren, de gewenste kenmerken te selecteren, en de WinMax CNC-besturing creëert automatisch het programma. Het deeldeelprogramma kan op het scherm gecontroleerd worden met Hurco's verificatiegrafisch systeem, wat 3D-solide rendering van het gereedschappad met dynamische rotatie en real-time gereedschapsweergave omvat, zodat het deel van elke hoek bekeken kan worden zonder gedwongen te zijn het opnieuw te tekenen.

Recente Hurco-besturings- en softwarefuncties zijn ontworpen om alles te stroomlijnen van het optimaliseren van cyceltijd tot het vastleggen van gereedschapsinformatie. UltiMotion verlaagt cycletijd met tot 30 procent, wat, volgens Hurco, de oppervlakteafwerkingskwaliteit significant verhoogt.

UltiMonitor staat externe monitoring van de machine vanaf elke webbrowser toe, of het is mogelijk om het besturingsscherm of video van een USB-camera op de machine te zien. Absolute Tool Length stelt gereedschapssetup in om onafhankelijk van het deel en de machine te zijn. Als resultaat hoeft gereedschapsinformatie slechts eenmaal vastgelegd te worden, wat het gereedschap in staat stelt om op andere bewerkingscentra gebruikt te worden, het gebruik van een offline gereedschapsvoorafsteller vergemakkelijkend. Bovendien analyseert Tool Change Optimization het deeldeelprogramma en verlaagt automatisch het aantal gereedschapswisselingen door het programma te herrangschikken voor optimale efficiëntie.

Volledig VMC-Vermogen

De bekende FANUC RoboDrill napost een verticale bewerkingscentrums capaciteit om frezen, boren, tappen, facen, zakfrezen en sleuven te doen - alles wat een VMC kan doen, zei Ken Corklin, RoboDrill productmanager, Methods Machine Tools Inc., Sudbury, Mass.

"De RoboDrill concurrentieert erg goed met 20 x 30" en 20 x 40" VMC's en kan hetzelfde hoeveelheid werk doen als een 40-taper 20 x 30" VMC en het 15-50 procent sneller doen. Redenen zijn snelle gereedschapswissel, snelle spindel aan en uit, en hoge versnellingsmotoren. Zelfs als een 40 taper zwaarder ruwfrezen kan, klopt de RoboDrill ze in sleuven, tappen, boren, zakfrezen en circulair interpoleren. Met ruwfrezen is de RoboDrill meestal 15 procent sneller; zonder ruwfrezen zoveel als 20-40 procent hoger," zei hij.

Er zijn meer dan 7.000 RoboDrills geïnstalleerd in Noord-Amerika, met ongeveer de helft in jobshops en de helft in industrie-specifieke winkels. Applicaties omvatten hoge-snelheid bewerking van aluminium voor luchtvaartdelen, titanium en kobalt-chroom voor medische delen en wapendelen alsook algemene techniek.

"BIG Plus spindeltechnologie heeft de 30-taper C-frame stijl RoboDrill het oppervlaktecontactgebied gegeven dat het in staat stelt zwaardere, hoge-kwaliteit sneden te nemen en het te doen met bliksemsnelheden - iets wat 40-taper machines moeite hebben te matchen," zei Corklin. "Bijvoorbeeld, is RoboDrill in staat om typisch vorm- en stempelwerk of medische applicaties te doen met een hoge-snelheid bal-eindfrezen met voedsnelheden van 200 ipm (50 m/min) of meer vanwege zijn snelle versnelling/vertragingssnelheden."

RoboDrill is beschikbaar in drie formaten: korte bed, medium bed en lange bed met de nieuwste FANUC 31i-B5 Nano CNC-besturing. X/Y/Z verplaatsingen in het korte bedmodel zijn 300 x 300 x 300 mm; 500 x 400 x 330 mm in het medium model; en 700 x 400 x 330 mm in het lange bed. Snelle verplaatsingssnelheden zijn 2.125 ipm (54 m/min) in alle drie modellen. BIG Plus spindels zijn 10.000 toer per minuut en 24.000 toer per minuut met een 21-gereedschap ATC.

De nieuwste toevoegingen aan de RoboDrill omvatten een servomotor voor de tourel, wat cyceltijd verlaagt, alsook functies zoals Ai Overlap, die boogstraalverplaatsingen in de Z-as toestaat voor verminderde cyceltijd in plaats van 90° hoeken die een stop vereisen. Een touchscreen iHMI-besturing van FANUC staat toe voor groeiend gebruik van apps, zoals Renishaw's Go Probe.

RoboDrills zijn ontworpen om naadloos te matchen met FANUC-robots voor standaard automatiseringspakketten of voor aangepaste automatiseringsoplossingen. Methods heeft een aantal standaard "bolt-on" automatiseringsoplossingen in de nieuwe Plus-serie, inclusief de Plus K.

De Plus K stelt de RoboDrill in staat om onbemande te draaien door een uitgebreide automatische gereedschapswisselaar en een geautomatiseerde palletwisselaar. Custom automatiseringsoplossingen zijn een focus geweest van Methods Automation voor jaren, volgens het bedrijf.

Met de FANUC 31iB5-besturing is de RoboDrill vijf-as capabel. Opties zoals AICCII en duizend blok lookahead maken het capabel van hoge-snelheid contouring en bewerking. De grootte en 1,5 g versnelling maken het hoogst manoeuvreerbaar en capabel van cyceltijdreducties van 15-50 procent vergeleken met standaard VMC's, volgens Corklin.

Lineaire en Box Way VMC's

Veel werktuigmachinebouwers neigen nu uitsluitend naar lineaire geleidbaanmachines. Maar Doosan Machine Tools America, Pine Brook, N.J., biedt zowel lineaire als box way VMC's aan, wat een breed bereik aan bewerkingsopties biedt.

De DNM-serie heeft lineaire geleidbanen, BIG Plus 40- en 50-taper spindels (die standaard op Doosan VMC's zitten), en spindelsnelheden van 8.000-15.000 toer per minuut. Het S-model is uitgerust met 15.000 toer per minuut en snellere rapids. X-as verplaatsingen variëren van 20,5" tot 85" (520-2.160 mm) in de modellijn.

Voor zwaardere bewerking in harder materialen, heeft de Mynx-serie box way-ontwerp, BIG Plus 40- en 50-taper spindels met ofwel getriebe kop of direct drive, afhankelijk van het model, en 6.000 tot 12.000 toer per minuut bereik.

Voor productiewinkels, omvatten modellen de VC-serie met rotatiepalletwisselaars, en de DMP 500/2SP met tweespindels en twee gereedschapswisselaars. De DMP heeft een 47,2 x 20,5" (1.200 x 520 mm) tafel en een tot 40-gereedschap magazijn toegankelijk door elke spindel in ongeveer dezelfde voetafdruk als een enkelspindelmachine. Elke spindel kan iets aangepast worden met de W-as om de noodzaak voor perfecte uitlijning van werkvasthouding of bevestigingshoogtes te vermijden.

Doosan's vijf-as verticale omvatten de DNM met twee-as trunnion-tafels geïntegreerd in het machineplatform. Met een rotatietafel gekoppeld met een direct drive, 40-taper, 12.000 toer per minuut spindel, biedt de machine een stap op van een standaard VMC.

Ten slotte bieden DVF vijf-as machines een meer volledig geïntegreerde oplossing, met ofwel een cantilever-stijl vijf-as of een trunnion-stijl tafel. VCF-serie vijf-as vaste tafel VMC's bieden meer in deelafmeting bereik omdat de machineverplaatsingen en tafelgrootte groter zijn. De additionele assen zitten in de B-as rotatiekopspindel of in de ingebouwde, boven-tafel rotatie-as.

Checklijst voor Evalueren Geavanceerde VMC's

De nieuwste verticale bewerkingscentrummodellen die op de markt komen, hebben geavanceerde functies, constructie-attributen, en componenten die bijdragen aan betrouwbaarheids- en efficiëntieniveaus nooit mogelijk gedacht op een VMC. Volgens Ellison Technologies, een leverancier van bewerkingsoplossingen aan Noord-Amerikaanse metaalbewerkingsoperaties en hun wereldwijde affiliaties, hier zijn enkele van de nieuwere kenmerken en capaciteiten die je in je volgende VMC geïncorporeerd wilt zien.

Voor discussie van gunstige VMC-kenmerken, verwijzen naar "New Generation VMCs Are More Productive and Efficient Than Ever," Manufacturing Engineering, juni 2017, wat deze informatie omvat: "Bekijk hoe de machine geconstrueerd is zodat in 10, 15 misschien zelfs 20 jaar, het nog steeds zo nauwkeurig draait als de dag dat je het installeerde. Controleer of de fabrikant finite elementenanalyse (FEA) gebruikt om de gietingen voor zijn spindelkop, basis, kolom, en zadel te ontwerpen. Het idee is om de natuurlijke harmonische van de structuur buiten het operationele bereik van de machine te krijgen.

"Zorg er ook voor dat de gebruikte gietmethode gelicenseerd is door de Meehanite Worldwide-organisatie. Dit gepatenteerde proces eist de hoogste kwaliteit ijzerproductieprocedures, wat langetermijnrigiditeit, zware bewerkingscapaciteit en correcte trillingsdemping over de levensduur van de machine biedt.

"Andere constructie-highlights van een kwaliteitsmachine omvatten een gebogen piramidekolom die handgeschraapt is aan het bed, wat de twee gietingen laat gedragen alsof ze bijna één zijn, ook strakke machinegeometrie waarborgend die weerspiegelt in deelnauwkeurigheid. Hoge-kwaliteit keramische spindellagers, dubbel-geankerde voorgespannen balspindels, en lineaire rolgeleidbanen zijn onder andere constructieaspecten om te overwegen. Rollergeleidbanen hebben drie keer de rigiditeit en tweemaal de levensduur van kogellagerbewegingsgeleidbanen.

"Op een gesunde structuur, onderzoek additionele componenten, zoals spindels, het koelsysteem en spaantransportmechanisme. Al deze bijdragen aan efficiëntie. Zoek naar functies zoals een dubbel-contactspindel (taper/face) zoals BIG Plus, gereedschapsbelastingmonitoring, door-spindel koeling en adaptieve voedsnelheidscontrole voor optimale gereedschapstoepassing en cyceltijd. Verder, begrijp hoe de machine ontworpen is om hitte te hanteren. De grootste vooruitgang in recente jaren is wellicht de toepassing van een verscheidenheid aan thermische stabiliteitsverbeteringen."