この新しいCNCマルチスピンドルはあなたの店で機能しますか？

Davenport Machine Companyは、今世紀に入ってすぐに、優れたマルチスピンドルマシンの設計に着手しました。会社の社長であるドン・ファームによれば、会社のロチェスター本社に展示されている1908年モデルのDAと、工場の床に建設されている1996年モデルのBとの間で多くの部品を交換できれば十分でした。

しかし、ダベンポートの本拠地である世界、そして一般的に多軸自動スクリューマシンは急速に変化しています。ますます、熟練したセットアップ担当者の不足に加えて、より低いロットサイズとより高い許容要件の形での市場圧力が、由緒あるマルチスピンドルオートマチックの増強についての疑問を提起しています。

ファーム氏は、次の世紀に向けてマルチスピンドルマシンを作成するためのダベンポートによる取り組みを指揮しています。 CNCサーボ技術は、マルチスピンドルへの実用化のポイントに進化しました。

彼は、LS 522として指定されたこの新しい機械を、ねじ機械工場の問題に対する答えとして、また非ねじ機械工場の代替プロセスとして見ています。最近の訪問で、IMTS 96で導入される前に、このマシンのプレビューが提供されました。

マルチベーシックマルチスピンドルマシンは、一度に複数の切断操作を実行できるように設計されているため、部品をすばやく製造できます。一般に（多くのバリエーションがあるため）、マルチの各スピンドルは、ツールの動きの2つの独立した軸と交差しています。

1つはクロススライドで、切削工具をスピンドルの中心線に対して垂直に動かします。 2番目のスライドは、エンドワーキングツールを搭載し、機械の心押し台の端から中央に移動します。それぞれ、これらのスライドの工具は、シングルポイントターニングセンターのODおよびID工具と同等です。ただし、マルチスピンドルマシンでは、各スピンドルでODツールとIDツールを同時に使用できます。 Davenportマシンには5つのスピンドルがあるため、一度に少なくとも10個の工具をカットに入れることができます。

マルチのスピンドルは、インデックス可能なドラムの周囲に取り付けられています。マルチスピンドルマシンでのすべての切断操作が同時に行われるため、スピンドルドラムの各インデックスが完成品を生成します。 5スピンドルのダベンポートでは、ドラムが1回転するごとに5つのパーツになります。

数量または品質

私たちのほとんどが覚えている限り、マルチスピンドルオートマチックは回転の小さな部分の大量生産タイトルを保持しています。しかし、他の機械設計よりも速く部品を回転させることはありません。多くのマルチはバーマシンであるため、スピンドル速度はチャッカーと比較して控えめであり、シングルスピンドルCNCターニングセンター機能と比較して低速です。

マルチスピンドル処理速度の秘訣は、累積サイクルタイムと添加剤です。これを行うには、部品の処理サイクルを多数の小さな操作に分割し、それらの操作を複数のスピンドルで同時に実行します。

マルチの機械サイクル時間は、ステーションでの最長の切断操作によって決まります。これが例です。ステーション3には、0.75秒（インデックスを含む）かかるエンドスライドドリル操作があります。次に長い操作は、ステーション4の0.65秒のクロススライド溝です。マルチスピンドルはすべてのステーションを同時に使用できるため、ジョブのサイクルタイムは実行された最長の操作を反映します。この場合は0.75秒です。

一般に、マルチスピンドルオートマチックは、高精度よりも高速でよく知られています。カム、シャフト、レバー、その他の作動装置を備えた機械は、単に不正確さを積み重ねすぎて、顧客が要求する多くの厳密な公差仕様を一貫して生成できません。

より高い公差を求めるために、多くのショップはシングルポイントCNCターニングセンターに目を向けています。 「それらのプログラム可能性と輪郭のサーボ制御により、ほとんどのオートマチックよりも小数点以下の公差が可能になります」とFirm氏は述べています。

シングルポイントターニングはシーケンシャルプロセスであるため、これらのマシンはマルチスピンドルマシンのボリュームを生成できません。ラフパスの後にフィニッシュパスが続きます。面取り作業は、穴あけまたはボーリング作業の前に行われます。

したがって、ターニングセンターのサイクルタイムは加算されます。各操作に必要な時間を合計し、その合計がサイクル時間になります。速度と送りは、各切断操作をより速く実行することで全体の時間を短縮できますが、プロセスは順次です。

自動プレス

マルチスピンドルオートマチックは、純粋に機械的なモーションコントロールの最後の領域の1つです。これらの機械のほとんどは、「ねじ機械部品」の製造を専門とする店で見つかります。これらの店の中には、彼らが生産する製品よりも、彼らが使用するスクリューマシンのブランドで知られているものがたくさんあります。ダベンポートショップ、ニューブリテンショップ、アクメショップなどがあります。

ショップが特定のブランドの機械を専門にしているのには十分な理由があります。これらの自動スクリューマシンの1つをセットアップできるのは非常に熟練した技術者です。各マシンには特定の特性があります。

マルチスピンドルのセットアップと実行は、実践的な操作です。これらの機械を動作させる機械を「微調整」するには、多くのスキルと経験が必要です。残念ながら、その仕事をすることができる人員はますます不足しています。

この人員の不足は、マルチスピンドルマシンをより頻繁にセットアップする必要性が高まっていることによって悪化しています。スクリューマシン業界の伝統的な生命線である長期的な仕事は、より短くなる傾向にあります。

従来のスクリューマシンの契約は、許可される契約が少ないため、ショップは激しい競争に直面しています。顧客は小ロットで部品を注文していますが、より頻繁に、ジャストインタイムの在庫要件と製品ライフサイクルの短縮に対応しています。

一部のショップでは、定期的なジョブを実行するためにマシンを永続的にセットアップしています。注文が完了すると、マシンはアイドル状態になります。ショップは、セットアップと分解のコストと、マシンを実行しないことのどちらかを決定する必要があります。マージン圧力が高まるにつれ、ショップのリソースを十分に活用していないことを正当化することが難しくなっています。

新機能

ベースから、ダベンポートの新しいLS522は新しいマシンです。ベースは、エポキシ花崗岩の混合物から鋳造された単一部品です。この複合材料は、優れた振動減衰特性と熱安定性を備えています。

ベースの設計により、機械の心押し台の端は開いたままになります。クーラント回収タンクを備えたチップコンベヤは、この開口部にスライドして、機械のカッティングゾーンの真下に配置できます。切りくずとクーラントは、ベースに鋳造されたトラフによってコンベヤに送られます。

この新しい機械を可能にする技術は、そのモーションコントロールシステムです。 「サーボ技術は現在、マルチスピンドルへの適用が実用的な段階にあります」とFirm氏は言います。 「5年前は、LS 522で使用されていた電子機器だけで、マシンの予想基本価格よりも高額でした。」

主軸駆動モーターを除いて、LS522には10個のプログラム可能な線形軸があります。各クロススライドとエンドスライドには専用のサーボモーターがあります。これらの電気モーターの動作は、機械式作動システムよりも大幅に静かです。

カムによって生成されるストロークモーションをエミュレートするために、これらのコンパクトなサーボは、サーボモーターの回転モーションを出力シャフトにストロークを作成する線形モーションに変更する一体型ギアボックスを使用します。リニアモーターはそれぞれのツールスライドに直接結合するため、ボールスクリューは不要です。これらのモーターのストロークは完全にプログラム可能です。

ギアボックスは、スライドあたり800ポンドで出力シャフトに十分なスラストを与える機械的倍率を提供し、ほとんどの材料にフォームツールを供給します。

スピンドルキャリアのインデックス位置決めは、ワークピースの寸法精度にとって重要です。 Hurthマルチトゥースカップリングは、スピンドルキャリアを固定するために使用されます。インデックス時間は0.4秒です。バーの容量は、丸型ストックの場合は0.875インチ、正方形の場合は0.625インチ、六角形の場合は0.75インチです。

メインスピンドルドライブは、遊星歯車システムを介して5つのスピンドルを駆動する14馬力のACモーターです。速度はCNCを介してプログラム可能で、250〜6,000rpmの範囲です。個々のスピンドルは、ストラドルミリング、クロスドリル、またはクロスタッピング操作のために停止するようにプログラムできます。

新しいDavenportのコントロールは486PCです。軸スライドを作動させるために、モーションコントロールボードを使用してコンピューターとサーボの間で通信します。光ファイバーケーブルを使用してサーボをモーションコントロールボードにリンクするSERCOSループフィードバックは、サーボモーターとの間で測位データを伝送します。

精度は？

「0.002インチを超える公差が必要な場合、Davenportマルチスピンドル機械の寸法精度機能が不足します」とFirm氏は言います。 「これらは、より優れた公差を実現するように設計されたものではありません。」

これがLS522を作成するもう1つの動機です。カムの代わりにサーボモーターを適用し、スピンドルドラムにハースカップリングを使用すると、新しいマシンの精度が±0.0002インチに向上します。

セットアップのスピードアップ

「ダベンポートを含む従来の機械式マルチスピンドルは、新しい仕事のために機械をセットアップするのに12〜48時間かかることがあります」とFirm氏は言います。 「この新しいマルチスピンドルの完全な変更は約2時間で、パーツファミリを実行する場合よりもはるかに短くなります。セットアップがこれほど短いため、マシンを特定のジョブ専用にすることでリソースの使用を制限する理由はありません。」

切り替えにかかる時間を短縮するための鍵は、サーボドライブのプログラム可能性です。機械機械のクロススライドとエンドスライドの動きは、カムによって作成されます。ストロークの微調整（軸補正）は、試行錯誤の時間のかかるプロセスであり、通常、10個の移動スライドのそれぞれで機械的な調整が必要です。

カムの代わりにサーボ技術がこのプロセスを劇的に変更します。プログラム可能なストロークで、素早い動きと送りがキーストロークで設定されます。工具オフセット補正は、コントロールで実行されます。

各スピンドルに2つの基準点が使用されます。縦方向のゼロは、クロススライドの開始点です。スピンドルの中心線は、エンドワーキングスライドからの半径方向のゼロ点です。すべての軸の移動は、これらの開始点からの正の数です。カムタイプの機械のように、各軸の動きは急落です。新しいダベンポートでは標準形の工具が使用されているため、ショップは在庫の工具を廃棄する必要がありません。

オペレーター/プログラマーは、開始寸法と終了寸法を入力するだけです。常駐データベースは、1回転あたり0.0002〜0.050インチの送り速度を計算します。スライドごとに入力が繰り返されます。操作の割り当てと順序付けは、プロセス計画シートを使用して行われます。

生産の旋削加工を形作る力は、ショップがワークピースの処理を別の観点から見ることを要求します。サイクルタイムは、ほぼ独占的に生産性の尺度であり、仕事の入札を成功させるための重要なベンチマークです。

顧客やショップはまだサイクルタイムを非常に認識しています。その重要性を軽視すべきではありません。ただし、実行の合計サイクル時間も無視しないでください。生産工程の短縮とJITスケジューリングへの迅速な対応の必要性により、総サイクルタイム（部品が切断される前後に発生すること）は、効率のますます重要な指標になっています。ショップがどれだけ早く転職できるかが、生産の実行からより多くのマージンを引き出すための鍵となります。また、ショップの全体的なスループット能力は、多くの場合、契約の勝ち負けの重要な要素です。

新しい世界を征服する

新しいダベンポートLS522がスクリューマシンショップで歓迎される市場を見つけることは事実上当然のことです。機械のサーボ作動システムは、機械機械の機能と速度を忠実に再現しています。

機械式マルチスピンドルで磨かれたジョブ処理の経験は、CNCマシンに直接転送できます。工具も変更なしで新しい機械に適用できます。

「同時処理の効率は議論の余地がありません」とFirm氏は言います。 「長い切り替えの負担からショップを解放し、より高い公差の生産を可能にし、機械と同等またはそれ以上の部品処理速度を維持しながら、すべての操作を簡素化することが、この新しい機械の約束です。」

非スクリューマシン生産のターニングエリアでは、ダベンポートはLS522がシングルスピンドルのシングルポイントターニングセンターに代わる処理を提供することを期待しています。これらのショップはプログラミングについては知っていますが、同時操作のためのフォームツールやプロセス計画についてはあまり詳しくありません。

これらのショップが2軸、シングルポイント、輪郭旋削から単軸、フォームツール旋削に移行する場合、Firm氏は、中生産から高生産の旋盤がこれらの新しいマルチスピンドルマシンを適用してスループットを劇的に向上させると考えています。

それはあなたのためですか？

この新しいマルチスピンドルマシンを検討する可能性のあるショップは、基本的に2種類あります。これらは、スクリューマシンショップと、現在シングルポイントターニングセンターを使用して行われている中規模から大量の高混合ターニングアプリケーションを備えたショップです。

スクリューマシンショップは、機械のような機能を生産の恩恵として失うことなく、セットアップ要件の軽減を認識する必要があります。今日の製造環境では、ショップの能力を拡張して、より短い実行とより厳しい公差を経済的に含めることが理にかなっています。

シングルスピンドル、シングルポイントターニング、マルチスピンドルへの移行、およびフォームツーリングを使用しているショップにとって、加工技術の大きな変化を表しています。 「部品の処理方法を変えるのは決して簡単なことではありません」とFirm氏は言います。 「シングルポイントツールよりもフォームツールのコストを考慮する必要があります。これは、学習する必要のあるワークピースを回転させる別の方法です。」

しかし、生産量の大幅な増加を実現しながら品質要件を維持できれば、変更する価値があるかもしれません。マシンあたりのスループットが向上すると、各マシンでより多くのジョブを実行できるようになります。

したがって、中規模から大量の精密部品を大量に旋削することがビジネスである場合、これまでCNCマルチスピンドルマシンを検討したことがないショップは、この新しい工作機械をシングルポイントターニングセンターまたは自動化の代替手段。