VMC テクノロジはアプリケーションと生産性を拡張します

高度なモデルにより、製造現場での VMC 範囲が拡大し続けています。

高度な特徴と機能を備えた立形マシニング センターは、マシン ショップの CNC 機器の武器庫のより生産的なメンバーとして、その地位を獲得しています。今日の VMC は、めったに訪れないショップの暗いコーナーに委託するか、二次加工に限定する必要があるという考えに挑戦しています。 VMC は従来、横型マシニング センターに比べて低価格でしたが、生産能力はありませんでした。

最新の高度な技術の追加により、VMC は生産性のギャップを埋め、航空宇宙、医療、エネルギー、および同様に要求の厳しい産業などの多様な高速、高精度のアプリケーションで競争力を確保できるようになりました。 VMC の機能は、4 軸と 5 軸のテーブル オン テーブルとトラニオン構成、複数のパレット チェンジャー、より多くのツール、および高速スピンドルの追加により大幅に向上しました。 VMC は、ジェット エンジンのブレード付きローター、発電用のタービン ブレード、大型の航空宇宙部品、精密な金型作業など、最も複雑なワークピースを機械加工することができます。

モールドとダイの VMC ケース スタディ

Werkzeugbau Leiss GmbH は、押出ブロー金型とストレッチ ブロー金型の世界有数の最も成功したメーカーの 1 つと見なされています。ドイツ、オーバーフランケンのルートヴィヒスシュタットにある同社は、お客様と緊密に協力して、食品、製薬、化学、自動車、化粧品業界向けの新しいパッケージ デザインを開発しています。金型は、約 65 人の熟練した Leiss によって設計および製造されています。

Daniel Leiss 氏は、同社の戦略について次のように述べています。彼は父親のフリッツ・ライスと共に会社を経営しています。多くの場合、顧客との緊密なパートナーシップは、新しいパッケージ デザインの開発から始まります。 「私たちの経験に基づいてプロセスを支援するのが早ければ早いほど、金型の製造はすべての関係者にとってより経済的になります。」

これにより、Werkzeugbau Leiss は年間 250 個の新しい金型と、ブロー ピン、マスク/パンチング、金型/ピンなどの周辺部品だけでなく、合計で約 1,000 個のキャビティを製造することができます。

Werkzeugbau Leiss は、大規模で近代的な施設で大量生産を管理しています。精密機械加工は、DMG Mori の 10 台の CNC マシンを含む強力なマシン群によって行われます。 2 台の CTX 旋盤に加えて、機械のフリートには、DMG Mori DMC V シリーズの 5 台の立形マシニング センターが含まれます。これには、DMC 1150 V、DMC 1450 V、および新しい DMC 1850 V が含まれます。

機械はフル稼働し、Leiss の生産量の 80% を占める高精度の押出ブロー金型を加工しています。同社の製造プロセスは、冷却システムの穴あけおよびフライス加工から、荒加工および仕上げ加工まで多岐にわたります。 「マシンの高い安定性と精度の恩恵を受けており、特にロング ストローク マシン用の大型金型の分野で、仕上げ作業を最小限に抑えることができました」と Daniel Leiss 氏はその後の研磨について言及しました。

DMC V シリーズの最大モデルは、フィールド テスト マシンとして 2018 年 7 月に設置されました。Daniel Leiss 氏は、これを追加するのに最適だと考えています。より大きくて重い部品を加工する際の品質要件が高まっています。」立形マシニングセンタは、X 軸で 1,850 mm、Y 軸と Z 軸でそれぞれ 700 mm と 550 mm の移動パスに拡張されます。最大積載量は 3,000 kg です。

Daniel Leiss 氏によると、DMC 1850 V は金型メーカーの要件に最適です。 「機械の安定性は、2.5D 機械加工とドリル加工だけでなく、3D 荒加工にも当てはまります。その精度とダイナミクスにより、この機械は 3D の精密仕上げにも優れているため、工具製造のあらゆる段階での使用に適しています」と彼は言いました。わずか数か月のフィールド テストの後、DMC 1850 V は 2 交代制で使用され、それ以来確実に機能しています。

チルト テーブル付き VMC

Mazak Corp. (ケンタッキー州フローレンス) は、ケンタッキー州で設計および製造された VMC ラインを、トラニオン型傾斜テーブルを特徴とする VC-500A/5X 垂直マシニング センターで拡大し続けています。 VMC は、完全な 5 軸加工により、小さくて複雑な部品を正確かつ費用対効果の高い処理を行うように設計されています。 VC-500A/5X は、3 軸、4 軸、5 軸の機械加工機能を搭載した Mazak VMC に加わり、部品の位置と機能を検査するためのオンボード プロービングを備えています。 VC-500A/5X は Mazatrol SmoothX CNC を備えており、複雑な部品生産のプログラムを簡単に生成できます。

VC-500A/5X の高度な機能により、特に同時 5 軸操作と自由形状の金型加工の微調整プログラムで、可能な限り短い加工サイクル タイムを確保できます。これらの機能には、高ゲイン フィード フォワード制御、高速回転軸速度、可変加速度制御、およびインテリジェント ポケット ミリングが含まれます。特殊なギア設計ソフトウェアと計測ユニットをクローズド ループのギア加工プロセスに統合できます。

VC-500A/5X の軸移動は、直径 19.88 インチ (505 mm)、高さ 12 インチ (305 mm) までの部品サイズに対応します。これら 3 つの直線軸の早送り速度は 1,181 ipm (30 m/分) です。 VC-500Z/5X には、鋼、アルミニウム、鋳鉄を含むすべての一般的な材料を加工するための高性能 12,000 rpm CAT-40 スピンドルが装備されています。 15,000 rpm および 20,000 rpm のオプションのスピンドル速度が利用可能です。

60 ツールの ATC は、セットアップ時間を短縮し、冗長なツーリングを可能にし、無人で中断のない操作を増やします。このプロセスにより、ジョブ ショップは、標準工具を使用して小規模から中規模のバッチ ギアを機械加工するための、高精度で費用対効果の高いオプションを利用できます。

単一マシンの自動化

製造現場のスペースが限られているため、使用可能な床面積を最適化できる自動化と同様に、設置面積の小さい機械が広く評価されています。立形マシニング センター用のシングル マシン オートメーション システムは、拡張可能で費用対効果の高いシステムにより、変化する生産需要に対応できる小規模工場向けの生産的なソリューションを提供します。床面積を最小限に抑え、完全自動運転を実現し、オペレーターが新しい部品をロードしたり、品質管理チェックを行ったり、その他のさまざまな作業を行ったりしている間、機械のスピンドルを切断状態に保ちます。

自動化に関して言えば、Mazak などの工作機械 OEM は、1 つのサイズがすべての人に適合するわけではないことを認識しており、スケーラブルな自動化システムの開発を続けています。このようなシステムは、サイズ、コスト、および機能の点で拡張可能ですが、あらゆる形態の自動化の典型的な利点 (機械と労働力からの生産量の増加) を提供します。

マザックが単一マシンの自動化のメリットをどのように評価しているかを以下に示します。より拡張性の高い自動化システムと比較して、単一マシンの自動化システムはフットプリントが劇的に小さく、多くのジョブ ショップの場合、必要なのはそれだけです。

今日の単一マシンの自動化システムは、通常、標準化されたソリューションですが、柔軟で拡張可能です。たとえば、Mazak のマルチ パレット プール (MPP) 自動化システムは、ショップに 6、12、または 18 パレットを保持する 3 つの異なる構成のオプションを提供します。このシステムはさまざまな生産方法で機能し、オペレーターは MPP システムを設定して、少量/多量部品または頻繁な切り替えを伴う短期部品を実行できます。

当初、ショップは 2 列の 3 パレットで構成される 6 パレット MPP から始めることができました。この 2 レベルのシステムは、各列に 6 パレットまで拡張でき、合計 12 パレットのプールになります。 18 パレット システムの場合、MPP は 6 パレットの 3 列に増えます。構成に関係なく、MPP のフットプリントのサイズは小さいままで、貴重な製造現場のスペースを節約できます。

たとえば、Mazak Variaxis i-600 5 軸 VMC と組み合わせた MPP 6 パレット チェンジャーは、同じ容量を提供しながら、6 パレット リニア タイプ システムよりも 29% 少ないフロア スペースを使用します。 12 パレット システムと比較して、MPP は必要なフロア スペースを 44% 削減します。また、Mazak Variaxis i-700 5 軸 VMC と併用すると、6 パレット MPP は、6 パレットを直線的に配置したシステムよりも 44% 小さくなり、MPP の 12 および 18 パレット システムに必要なスペースは半分以下になります。

他の自動化システムとは対照的に、MPP は、機械の既存のパレットの上に置かれた追加のパレットではなく、実際の機械パレットを使用します。 Variaxis i-600 の MPP は、最大直径 600 mm、高さ 425 mm の寸法で 300 kg の最大荷重を保持する 400 平方 mm のパレットを備えています。

Variaxis i-700 MPP パレットは 500 mm 角で、耐荷重は 400 kg です。 MPP は、工作機械に取り付けられた一般的な 2 パレット チェンジャーと同じパレット クランプ システムで動作します。 MPP 内では、サーボ駆動のロボットがパレットを機械に出し入れします。

MPP は、Mazak の大規模なマルチマシン Palletech オートメーション システムを制御するのと同じ Smooth PMC ソフトウェアを使用します。工作機械の制御には、別のセル コントローラー ユニットで実行されるソフトウェアが表示されます。 Smooth PMC ソフトウェアを使用すると、スマートフォン、PC、またはタブレットを使用して、ほぼどこからでも自動加工システムを簡単に監視できます。また、このソフトウェアにより、ショップはその場でスケジュールを変更したり、パーツ プログラム ファイルを管理したり、ツールの寿命や破損を追跡したり、ショップ フロアに指示を出したりすることができます。

印刷からパーツへの移行を高速化

会話型プログラミングを発明したHurco Companies Inc.は、CNCマシニングセンターを使用して、印刷から部品までのプロセスをより迅速に合理化するリーダーになると期待するでしょう.

Hurco VMC は、VM CNC VMC コンパクト フットプリント バリュー モデルから VMX 5 軸シリーズ マシンまで、あらゆる範囲を実行します。最大の航空宇宙部品には、2 および 3 m の X 軸を備えた DCX シリーズのダブルコラム マシニング センターがあります。 Hurco の VMC は、自動車、航空宇宙、医療機器、エネルギー、射出工具および金型、輸送、電子産業向けの部品の製造に使用されています。

ハイエンドの CNC マシニング センターで、Hurco はデュアル スクリーン制御を提供し、より高速で簡単な処理を実現します。データ ブロック検索は、オペレーターがパーツ プログラムを編集して、たとえば機能を修正するのに役立ちます。コード行を検索する代わりに、プログラマーはグラフィックス画面を使用して、編集が必要なパーツ フィーチャを選択します。対応するコード行が別の画面に表示されるため、変更をすばやく行うことができます。

Hurco の同時プログラミング機能は、デュアルスクリーン コントロールで強化されています。マシニング センターが 1 つの部品を実行している間、オペレータは加工サイクルを中断することなく次の部品をプログラムできます。

DXF Transfer により、オペレータは CAD イメージをインポートし、必要な機能を選択でき、WinMax CNC コントロールが自動的にプログラムを作成します。パート プログラムは、Hurco の検証グラフィックス システムを使用して画面上で確認できます。このシステムには、動的回転によるツールパスの 3D ソリッド レンダリングとリアルタイムのツール表示が含まれているため、パーツを再描画することなく任意の角度から見ることができます。 .

最近の Hurco 制御およびソフトウェア機能は、サイクル時間の最適化からツーリング情報の取得まで、すべてを合理化するように設計されています。 UltiMotion はサイクル時間を最大 30% 短縮し、Hurco によれば、表面仕上げの品質が大幅に向上します。

UltiMonitor を使用すると、任意の Web ブラウザーからマシンをリモートで監視したり、マシンの USB カメラから制御画面やビデオを表示したりできます。絶対工具長により、部品や機械から独立した工具セットアップが可能になります。その結果、工具情報を一度取得するだけでよく、その工具を他のマシニング センターで使用できるようになり、オフライン ツール プリセッターの使用が容易になります。さらに、工具交換最適化はパート プログラムを分析し、最適な効率のためにプログラムを再配置することで、工具交換の回数を自動的に減らします。

本格的な VMC 機能

おなじみの FANUC RoboDrill は、フライス加工、穴あけ加工、タッピング加工、フェーシング加工、ポケット加工、スロット加工など、VMC で実行できるすべての機能を実行する立形マシニング センターの機能を模倣していると、マサチューセッツ州サドベリーにある Methods Machine Tools Inc. の RoboDrill プロダクト マネージャーである Ken Corklin 氏は述べています。 /P>

「RoboDrill は、20 x 30 インチおよび 20 x 40 インチの VMC と非常によく競合し、40 テーパーの 20 x 30 インチ VMC と同じ量の作業を実行でき、15 ～ 50 パーセント速く実行できます。その理由は、工具交換が速いこと、主軸のオン/オフが速いこと、モーターの加速率が高いことです。たとえ 40 テーパーがより重い荒加工を行うことができたとしても、RoboDrill はスロット加工、タップ加工、ドリル加工、ポケット加工、および円弧補間でそれらを打ち負かします。荒加工では、RoboDrill は通常 15% 高速です。 20 ～ 40% も荒削りせずに済みます」と彼は言いました。

北米には 7,000 台を超えるロボドリルが設置されており、約半分がジョブ ショップに、半分が業界固有のショップに設置されています。アプリケーションには、航空宇宙部品用のアルミニウム、医療用部品および銃部品用のチタンおよびコバルト クロム、ならびに一般的なエンジニアリングの高速機械加工が含まれます。

「BIG Plus スピンドル技術により、30 テーパー C フレーム スタイルの RoboDrill に表面接触領域が与えられ、より重く、高品質の切削を行うことができ、電光石火の速さでそれを行うことができます。これは、40 テーパーの機械ではマッチングが難しいものです。」コルクリン。 「たとえば、RoboDrill は、加速/減速率が速いため、送り速度が 200 ipm (50 m/分) 以上の高速ボール エンド ミルを使用して、典型的な金型や金型作業、または医療用途を行うことができます。」

RoboDrill は、最新の FANUC 31i-B5 Nano CNC 制御を備えたショート ベッド、ミディアム ベッド、ロング ベッドの 3 つのサイズで利用できます。ショートベッドモデルの X/Y/Z 移動量は 300 x 300 x 300 mm です。中型モデルでは 500 x 400 x 330 mm。ロングベッドは700×400×330mm。早送り速度は、3 つのモデルすべてで 2,125 ipm (54 m/min) です。 BIG Plus スピンドルは 10,000 rpm と 24,000 rpm で、21 ツール ATC を備えています。

RoboDrill への最新の追加機能には、タレット用のサーボ モーターが含まれており、これによりサイクル タイムが短縮されます。また、停止を必要とする 90 度のコーナーの代わりに、Z 軸で円弧半径を移動してサイクル タイムを短縮できる Ai オーバーラップなどの機能が含まれています。 FANUC のタッチスクリーン iHMI コントロールにより、Renishaw の Go Probe などのアプリの利用が拡大しています。

ロボドリルは、標準自動化パッケージまたはカスタマイズされた自動化ソリューション用のファナック ロボットとシームレスに適合するように設計されています。 Methods には、Plus K を含む新しい Plus シリーズの標準的な「ボルトオン」自動化ソリューションが多数あります。

Plus K により、RoboDrill は、拡張された自動ツール チェンジャーと自動パレット チェンジャーを介して無人で実行できます。同社によると、カスタム自動化ソリューションは何年にもわたってメソッド自動化の焦点でした.

FANUC 31iB5 制御により、RoboDrill は 5 軸に対応します。 AICCII や 1000 ブロック先読みなどのオプションにより、高速な輪郭加工と加工が可能になります。 Corklin 氏によると、そのサイズと 1.5 g の加速により、非常に操作しやすく、標準の VMC と比較してサイクル時間を 15 ～ 50% 短縮できます。

リニア VMC とボックス ウェイ VMC

現在、多くの工作機械メーカーは、もっぱらリニア ガイドウェイ マシンに傾倒しています。しかし、ニュージャージー州パインブルックの Doosan Machine Tools America では、リニア VMC とボックスウェイ VMC の両方を提供しており、幅広い加工オプションを提供しています。

DNM シリーズは、リニア ガイドウェイ、BIG Plus 40 および 50 テーパー スピンドル (Doosan VMC に標準装備)、および 8,000 ～ 15,000 rpm のスピンドル速度を備えています。 Sモデルは15,000rpm以上の急流を搭載。 X 軸の移動範囲は、モデル ラインナップで 20.5 ～ 85 インチ (520 ～ 2,160 mm) です。

より硬い材料でより重い加工を行う場合、Mynx シリーズはボックスウェイ設計、BIG Plus 40 および 50 テーパー スピンドル、モデルに応じてギア付きヘッドまたはダイレクト ドライブのいずれか、および 6,000 ～ 12,000 rpm 範囲を備えています。

生産現場向けのモデルには、ロータリー パレット チェンジャーを備えた VC シリーズと、ツイン スピンドルと 2 つのツール チェンジャーを備えた DMP 500/2SP があります。 DMP には、47.2 x 20.5 インチ (1,200 x 520 mm) のテーブルと、シングル スピンドル マシンとほぼ同じフットプリントで各スピンドルからアクセスできる最大 40 個のツール マガジンがあります。各スピンドルは W 軸でわずかに調整できるため、ワーク保持具や治具の高さを完全に揃える必要がありません。

Doosan の 5 軸バーティカルには、機械プラットフォームに統合された 2 軸トラニオン テーブルを備えた DNM が含まれます。回転テーブルとダイレクト ドライブ、40 テーパー、12,000 rpm のスピンドルを組み合わせたこのマシンは、標準の VMC からのステップ アップを提供します。

最後に、DVF 5 軸マシンは、カンチレバー スタイルの 5 軸またはトラニオン スタイルのテーブルを備えた、より完全に統合されたソリューションを提供します。 VCF シリーズの 5 軸固定テーブル VMC は、機械の移動量とテーブル サイズが大きいため、より多くの部品を提供します。追加の軸は、B 軸回転ヘッド スピンドルまたは組み込みのテーブル上回転軸にあります。

高度な VMC を評価するためのチェックリスト

市場に登場する最新の立形マシニング センター モデルは、VMC では考えられなかった信頼性と効率のレベルに貢献する高度な機能、構造特性、およびコンポーネントを備えています。北米の金属切削事業とそのグローバル関連会社に機械加工ソリューションを提供する Ellison Technologies によると、次の VMC に組み込みたい新しい特性と機能の一部を以下に示します。

VMC の好ましい特性については、「New Generation VMCs Are More Productive and Efficient Than Ever」、Manufacturing Engineering、2017 年 6 月を参照してください。この情報には次の情報が含まれています。 、インストールした日と同じくらい正確に動作しています。メーカーが有限要素解析 (FEA) を使用して、スピンドル ヘッド、ベース、コラム、およびサドルの鋳物を設計していることを確認します。アイデアは、機械の動作範囲外の構造の自然高調波を取得することです.

「また、使用されている鋳造方法が Meehanite Worldwide 組織によって認可されていることを確認してください。この特許取得済みのプロセスは、最高品質の製鉄手順を必要とし、機械の寿命全体にわたって、長期的な剛性、頑丈な切断能力、および適切な振動減衰を提供します。

「高品質のマシンのその他の構造上のハイライトには、ベッドに手作業で削り取られたアーチ型のピラミッド コラムが含まれます。これにより、2 つの鋳物がほぼ 1 つのように動作し、パーツの精度に反映されるタイトなマシン ジオメトリも保証されます。高品質のセラミック スピンドル ベアリング、ダブル アンカー プリテンション ボールねじ、およびリニア ローラー モーション ガイドは、考慮すべきその他の構成要素の 1 つです。ローラー ガイドは、ボール ベアリング モーション ガイドの 3 倍の剛性と 2 倍の寿命を備えています。

「健全な構造になったら、スピンドル、クーラント システム、切りくず搬送機構などの追加コンポーネントを精査します。これらはすべて効率化に貢献します。 BIG Plus などのデュアル コンタクト スピンドル (テーパー/フェース)、工具負荷監視、スルー スピンドル クーラント、適応型送り速度制御などの機能を探して、最適なツーリング アプリケーションとサイクル タイムを実現します。さらに、マシンが熱を処理するようにどのように設計されているかを理解してください。近年の最大の進歩は、さまざまな熱安定性の改善の適用です。」