立形マシニングセンターのメリット

立形マシニングセンターのサプライヤーは、2022年を楽観視しています。彼らは、自動化の使用の増加と、3軸以上の機器を使用した機械加工の利点に対する認識の向上を期待しています。

機器メーカーによると、1つまたは2つのセットアップでワークピースのより多くの側面に到達することは、VMCの価値提案の一部にすぎません。機械の前でロボットを使って自動化するか、回転軸を追加することで生産性を確保できますが、機械の運動学（機械が時間の経過とともにどのように動くか）を理解することが再現性の鍵となります。

単純な3軸マシンから5軸（3プラス2の両方、および程度は少ないが連続バージョン）までの幅広い選択肢により、ショップはVMCを少量および大量の実行に耐えさせる豊富な機会を得ることができます。 。そして、リショアされた部品を生産する機会は、さらに別のインセンティブを提供します。

VMCビジネスは良い

まず第一に、COVID-19パンデミックが混乱の3年目に引きずり込まれることを取り巻く不確実性と混乱した政策にもかかわらず、VMCに対する需要は強いです。ただし、当然のことながら、供給は懸念事項です。

イリノイ州ホフマンエステーツにあるDMGMoriUSAのナショナルエンジニアリング担当ゼネラルマネージャーであるジェフウォレスは、次のように述べています。失敗したものを販売しています。良い問題は、私たちが持っているすべてのものを販売していることです。悪い問題は、4〜6週間のリードタイムが4〜6か月に延長されたことです。」

ウォレス氏によると、VMCは複数のアプリケーションで人気があり、「単純なプリズム部品を製造している少量生産センターもあります。縦型3軸機でも需要が高いです。」

パンデミックによって悪化しただけの労働力不足を考えると、VMCの自動化が最大の関心事になっています。

「多くの場合、垂直軸を使用して、パーツの複数の側面に到達できるように回転軸を後付けする可能性があります。お客様は、可能な限り自動化することを望んでいます。3軸立形マシニングセンターの一部を自動化することもできます。回転軸または二重回転軸を追加して、パーツを裏返し、反対側に移動できるようにします。これにより、そのマシン内であろうと別のマシン内であろうと、バイスから切り離して別のバイスに移動する必要がなくなります。マシン—現在非常に人気があります。お客様は、これらのVMCを最適化し、それらからより多くの生産性を引き出す方法を検討しています。

「VMCの良いところは、比較的安価で、セットアップが簡単なことです。あなたはそれらを床に落とします、そしてほとんどは3点レベリングシステムを持っています。顧客がVMCに参加することは、特に短期間の生産では、非常に費用効果が高くなります。ほぼすべての製品に対する需要は全体的に高く、業界にとっても有益です。私たちだけではありません。他のすべてのビルダーは同様の状態を見ています。パイはかなり大きく、業界が健全であることを嬉しく思います。」

DMG Moriは、ROI計算機を使用して、VMCがショップの収益を改善するのにどのように役立つかを説明するのに役立ちます。多くの製品が米国に戻ってきています。これは、過去20年間に海を越えて購入した、低コストの角柱状の部品です。中小規模のショップは、これらの商品コンポーネントを非常に効率的に作成できるようになりました。VMCが非常に適していることです。

「注意点は、人的資源と自動化するかどうかです。単純なロボットを機械の前に貼り付けるのか、それとも回転軸を置くのか。 DMG Moriの内部に自動化グループがあり、コボットはこれらのVMCプラットフォームで離陸し始めています。ドアにエアシリンダーのような単純なものを追加する必要さえありません。ロボットにドアを開けさせます。」ウォレス氏によると、これらの措置を講じることで、顧客は5％から6％の生産量の増加を見ています。

多軸VMCは米国でより大きな地位を占めていると彼は結論付けました。実際、DMG Moriは、過去2年間で売上が10倍に増加しました。ヨーロッパは当初、採用において優位に立っていましたが、「典型的なアメリカのファッションでは、私たちが目を覚ますと、「OK、邪魔にならない」ようなものです。アメリカは、主に労働力の問題によって再び目覚めました。人々がその仕事をしたくない、または私たちが才能を見つけることができないので、どのようにして機械との相互作用を最小限に抑えて部品を作るのですか？そこで多軸が光ります。バーを正しく準備できれば、完了するまでその部分にもう一度触れる必要はないかもしれません。」

自動化を促進するのは、同社のCelosヒューマンマシンインターフェース制御です。これにより、機械オペレーターはさまざまなロボットをすばやく操作して、さまざまなタスクを実行できます。 「私たちは、ロボットを機械の前に置いた場合、オペレーターがロボットプログラマーである必要がないアプリケーションを開発しました。オペレーターのプログラミングに役立つドラッグアンドドロップのグラフィックユーザーインターフェースがあります。私たちの目標は、そのテクノロジーを人々の手に渡して、自動化にそれほど警戒するのではなく、快適に利用できるようにすることです。」

VMCの利点

一般的にインストールが簡単なVMCは、「通常、より短い期間で稼働し、日常業務の中断が少なくなります」と、三井精機のCOOであるBillMalanche氏は説明します。 「また、通常、多くの水平線よりもサイズが小さいため、貴重な工場の床面積の全体的な使用量が削減されます。私たちのマシンの設計は、ショップや大規模な工場に、より小さなプラットフォームでより多くの機能を提供します。 VMCの頂点ラインでは、Y軸はX軸よりも大きなストロークを提供し、マシンの全体の幅を小さくします。ほとんどのVMCは通常、奥行きよりも幅が広くなっています。」

マランチェはその経歴の中で、米国内外の企業に数十台の縦型機械を設置したことを思い出しました。 「今日まで、私がマシンをインストールしたことを覚えている見本市で、まだ時々顧客に会い、彼らはまだそれを持っていて、それはまだ10分の2を保持していると言います。」

三井精機は、タイトな作業範囲で超高精度を実現するように設計されたジグボアスタイルのマシンを強調しており、高額で少量の生産に最適であると述べています。

「非常に厳しい公差を必要とする複雑な航空宇宙コンポーネントを製造している顧客が1人います」とMalanche氏は説明しました。 「彼らが使用している縦型機械は、生産だけでなく継続的なフィールドサポート用に設計された一連の部品を生産しています。この環境は、マシンがいつか生産部品の目的で使用される可能性があることを意味しますが、フィールドサポート要件を相殺するために予期せず交換を余儀なくされる可能性があります。

「この顧客は部品を製造する資格のある機械工を持っていますが、作業のレベルは単に「サイクルスタート」を打つだけには適していません。ワークピースには多数の統合されたボアとプロセスチェックがあり、パーツの製造時に行う必要があります。」その顧客は、5つの三井精機VMCから始めて、現在16を運用しています。

マランチェ氏は、「処理中」のCMM検査を運用から運用に移すために部品を機械から外す必要がある場合、次のように述べています。最小限のセットアップと検証のターンアラウンドで、同じ部品をマシン間およびCMMに転送できるようにするプレート。」

自動化を支援するために、ベースラインVMCにかなり小さなオプションの改善を加えることができる場合があります。ツールプローブやスピンドルプローブなどのアイテムを使用して切り替えを加速でき、再現性の高いゼロ点ベースプレートを組み込むことで汎用性を高めることができます。

「しかし、最大の利点は、5軸加工用の機械を備えていることだと思います」とMalanche氏は主張しました。 「ほとんどのVMCに5番目の軸を追加することは、一般的に前もって費用がかかりますが、投資はそれだけの価値があり、重要なアプリケーションですぐに返済されることもあります。機械構造に組み込まれた高精度の回転式5軸テーブルを装備することにより、製造業者はプロセスフローの多様性をさらに高めることができます。」

三井精機は、VMCプラットフォームを設計して、多くの固有の製造上の課題に対処していると彼は続けました。同社のベースラインである5軸Vertexシリーズは、直径500mmから1200mmの部品を処理するために3つのサイズで提供されています。 「私たちは、多くの製造上の課題と新しい方法論に対処することを目的とした適応でそれらを構築しました。私たちのマシンは、より大きなストロークのためにボールスクリューを伸ばしただけの共通のプラットフォーム上に構築されていません。これらは、長年のサービスと寿命のために設計された個々の鉄鋳物の上に構築されています。私たちの最小バージョンである400mm回転台を備えたVertex550-5Xの重量は20,000ポンドで、Vertex100Xはその3倍の量です。これらは「使い捨て」のVMCマシンではありません。」

頂点マシンは、翼型市場の輪郭制御を改善するために必要なダイレクトドライブタイプの回転軸モーターなどのオプションで構築されていると彼は付け加えました。 「当社には、加法/減法金属蒸着、フライス盤、研削、ゼネラルエレクトリックからライセンス供与されているブルーアークと呼ばれる高速放電加工などのマルチプロセス機能用に設計されたコンビネーションプラットフォームマシンがあります。」これらのオプションを使用すると、ユーザーはセラミック、グラファイト、アルミニウム、チタン、インコネルなどの材料を切断できます。

この種の柔軟性は、VMCが市場での地位を再確認するのに役立ちます。市場では、長年にわたって、労働力の低下と相まって、より高い生産の要件がHMCに取って代わられました。 「比較的短期間でしたが、VMCの必要性は、より大きなツールチェンジャー、パレットチェンジャー、本格的なフレキシブル生産システムを備えたHMCに後れを取っていました」とMalanche氏は述べています。 「30年前、ほとんどの中規模から中規模の生産工場は、セットアップのタイミング、アクセスのしやすさ、メンテナンスのしやすさ、熟練労働者の可用性、製品の組み合わせなど、さまざまな理由でVMCに大きく依存していました。 VMCは、高精度の部品製造市場で新たな命を取り戻しました。」

動作中のマシン

キネマティクスの重要な概念、つまり機械の動きは、カリフォルニア州カーソンにあるYCM Technology USAが、北米市場向けの組み込みのキネマティクスキャリブレーションで強調しているものです。中西部の事業開発マネージャーであるブライアンハフ氏は、タッチプローブと工具長測定および工具ボールを備えたこれらのパッケージは、YMCの3プラス2または連続5軸マシンに標準装備されると述べています。

ハフ氏は、機械がその機能を実行するにつれて、精度が変化する可能性があると述べ、「オペレーターは、機械が正確でない、またはピックアップが正確でないと考えるのが一般的です」と述べています。 4番目と5番目の軸の回転中心を定義し、それらをキャリブレーションできるようにする必要があるアドレス指定。歴史的に、メーカーは機械の設置の一部として回転の中心を設定するかもしれないと彼は言った。 「お客様が正確に苦労している場合は、サービスコールが必要になり、ローテーションの中心を再定義するために戻ってきます。これにはコストがかかる可能性があります。物事が起こり、機械が動き、ワークピースの重量が変化し、その他のダイナミクスが作用します。一部のメーカーは、キネマティクスキャリブレーションの重要性をより容易に受け入れています。したがって、私たちの関心は、ユーザーとオペレーターが簡単に利用できるようにすることです。サービスコールを必要とせず、最高レベルの精度でマシンを使用できます。」

VMCはどのくらいの頻度で調整する必要がありますか？アプリケーションによっては、週に1回、月に1回、または毎日の場合もあります。

「より重要な作業があり、逸脱が多いことに気付いた場合は、キネマティクスプログラムを実行することをお客様に伝えています。許容範囲の狭い作業を実行している場合は、キネマティクスを実行します。ジョブの前に実行し、確実に毎日実行してください。 1週間で0.0005インチの偏差が見られる場合は、毎週実行してください。」これは0.0127mmに相当します。

理想的には、ハフは「キネマティクスを通常の会話にし」、設置時にローテーションの中心を定義する企業と、キネマティクスのキャリブレーションに簡単にアクセスして迅速に実行する必要があると考える企業との間のギャップを埋める手助けをしたいと考えています。 「それはすべてのメーカーの生き方になりつつあります。」

YCMが精度に対処するもう1つの方法は、スピンドルとヘッドがYCM垂直マシンに表示され、A軸とC軸またはB軸とC軸の型締力に対処し、切削工具の先端の剛性を維持するKesslerとのパートナーシップによるものです。 「ダブルカラム5軸ダイモールドマシンの標準スピンドルは54hpでピークに達します」と、ハフ氏は言います。つまり、40.2kWです。 「これは16,000RPMのHSK100で、2,500RPMでフル馬力を発生します。高い剛性、トルク、RPM、および馬力により、非常に用途の広いスピンドルとヘッドの構成が実現します。私たちの航空宇宙バージョンは最大18,000RPMで、HSK63スピンドルは94hp [70 kW]を生成し、アルミニウム加工を対象としています。」さらに、ケスラーとのパートナーシップにより、YCMはスピンドル修理のための中西部のリソースを提供します。

YCMテクノロジーは、5軸マシンに特に重点を置いています。 3プラス2構成がより一般的ですが、完全な5軸の需要が高まっているとハフ氏は述べています。彼もまた、自動化の要求が増えると考えています。

「マシンパッケージの一部として自動化のリクエストが常に見られます。パレタイズだけではありません。ピックアンドプレースの自動化に対する受容と関心が高まっています。多くの場合、1つまたは2つのセットアップで、ワークピース全体を完全に加工できるため、5軸で自然にフィットします。この場合の部品のワークホールドは重要であり、カッターの邪魔になる固定具やクランプの干渉がないことを確認してください。ワークピースを下側から保持し、5つの側面にアクセスできるようにすることができれば、それは理想的です。下からのワークホールディングについては、優れた仕事をするシステムを設計したメーカーがあります。現在、これらのタイプのソリューションを提供している企業と協力しています。また、YCMマシンでパレット化された自動化パッケージを提供し、コラボレーションおよびピックアンドプレース自動化パッケージをさらに開発しています。」

高生産を目指す

ノースカロライナ州シャーロットにあるChironAmericaのビジネス開発マネージャーSimonKnechtは、過去2〜3年間、ChironによるほとんどのVMC展開は、大型の自動車および航空宇宙コンポーネントの機械加工需要を満たすように設計された、堅牢で大量生産のプラットフォームでした。 P>

「これらのマシニングセンターの設立に成功し、北米のお客様に広く利用できるようになったことで、製造範囲の反対側である高精度のマイクロマシニングコンポーネントで製品ポートフォリオをさらに強化しています」とKnecht氏は述べています。

Chironは今年、スイスで開発され、50×50×50mmの領域の小さなワークピース用に設計されたMicro5マシニングセンターを立ち上げます。 「この機械加工コンセプトのスピードとダイナミクスは、生産性を向上させてお客様をサポ​​ートするように設計されています。高速で最小の移動質量のベンチマークに加えて、このマシンはモジュラープラットフォームであり、統合された自動化を装備できます。さらに、Micro5は柔軟な拡張性を実現するように設計されているため、メーカーは複数のマシンでシームレスな生産ラインを作成できます。」

VMCは一般的にモジュラーコンセプトに基づいていると彼は説明しました。 4軸から5軸のレイアウトに変更するのが一般的な方法です。 「多くの場合、お客様は、テーブルの4番目または5番目の軸を使用してマシン構成を別のテーブル設定に変更しています。」

他のサプライヤーと同様に、ChironAmericaはオペレーターのスキルギャップに取り組んでいます。スマート自動化は、「計画された生産時間中にスループットを確保するソリューションの一部です」とKnecht氏は述べています。 「自動化技術、特にロボットは、通常、技術的な可用性が高く、高い信頼性で実行されます。小さなバッチ用に設計されたプロセスとセルを備えた当社の自動化ソリューションは、機械の器具を変更することもできます。フィクスチャの変更に1時間以上かかることが多い手動セットアップとは対照的に、ゼロクランプシステムでVMCを自動化すると、スループットが向上し、マシンが設計された目的である機械加工に戻ります。当社の加工テーブル軸構成は、これらのクランプ方法に対応するように設計されています。」

e-モビリティへの移行やパンデミックに悩まされているサプライチェーンなどのトレンドは、機器にさらに柔軟性を要求しているため、セットアップを削減するVMCが重要なツールになっています。 「マシン上の別のワークピースにすばやく変更できるため、セットアップの数を減らし、同じマシン内で可能な限り多くの操作を完了するというアプローチが推進されます」とKnecht氏は述べています。 Chironの統合されたワークピースの変更により、5軸VMCの実行中にパーツのロードとアンロードが可能になりました。

この柔軟性を活用し、VMCをさまざまなワークピースに利用することで、「ROIの面で具体的なメリットが得られます」とKnecht氏は結論付けました。 「製造業者が機械を最大限に活用できない一方で、仕事やプロジェクトを失った後も静止している専用の機械や設備を何度も目にしました。」