CNC マルチを新しいレベルに引き上げる

EMO への訪問は、最新の機械加工技術を確認するためのリストの一番上にあるはずです。これは、2017 年 9 月にドイツのハノーバーで開催された巨大な製造見本市です。多軸生産機械の場合、多軸工作機械専用のホール 17 は、世界中のジャーナリストを含むすべての生産機械加工技術愛好家にとって必見でした。

私は十分な時間をかけてこの大規模なホールを探索し、シュッテのブースに立ち寄りました。そこでは、同社の最新の機械ポートフォリオである AC10-36 multi で乾式切削によって複雑な旋削回転部品が製造されていました。新しいマシンは、直径 40 mm までの部品の生産性を高めるために 8 つのスピンドルを提供します。私の目を引いたのは、その複雑さの高さではなく、部品の生産速度の高さでした。 3 秒以内に、前面と背面の加工操作を含む完全な部品が機械から取り出され、完成して顧客に出荷する準備が整いました。

8 つのスピンドルがそれを可能にします。シュッテの AC10-36 は、バックワーク用に 8 つのスピンドルと最大 2 つの対向スピンドルを提供します。 「カウンター スピンドルで部品を仕上げるのに複数の操作が必要な場合、生産のボトルネックになる可能性がある背面加工のために、AC10-36 は 2 つのワークピースで同時に作業できる 2 つのカウンター スピンドルを提供します」と、シュッテのマーケティング マネージャーである Wilfried Rupp は説明します。 . 「ダブルバックワークを実行することが決定された場合、解決策があります。利用可能な 8 つのクロス スライド位置があり、それぞれに複数のツールを使用できます。 8 つのクロス スライドのうち 2 つは、メイン スピンドル位置またはカウンター スピンドルでの作業用に工具を使用して、同時にバックワークを行うことができます。フロントワーク操作が完了すると、両方の対向スピンドルが位置 7 と 8 からそれぞれ 1 つのパーツをつかみ、2 つのパーツが同時に完了します。

そして、それが同社のブースでデモンストレーションされている部品の 3 秒のサイクル タイムの背後にある秘密です。内径と外径の旋削、プロファイル旋削、溝入れ、穴あけなど、メイン スピンドルでのいくつかの機械加工操作の後、部品は後部機械加工操作のためにカウンター スピンドルに転送されます。

ハイテクと伝統的なデザインの融合

8 スピンドル技術は新しいものではありませんが、シュッテは長年にわたり、G および PC シリーズのマルチスピンドルマシンで 8 スピンドルを提供してきました。現在世界中で入手可能な ACX マシンは、2006 年に導入された同社のジェネレーション SCX CNC 6 スピンドル、マルチスピンドル自動旋盤の継続的な開発の成果です。詳細を知るために、私はドイツのケルンにあるシュッテ本社を訪れました。生産中のマシンを直接体験してください。

1880 年に設立されたこの家族経営の会社は、1937 年以降、多軸自動旋盤を製造してきました。 1940 年、独立して制御される縦方向のスライドを備えた最初の多軸自動装置 (後に「シュッテ デザイン」として知られるようになる原理) が製造されました。 Schütte Design には、縦方向および横方向の加工用のマシニング ユニットを 2 つのマシン スタンドに分割配置したものがあります、と私たちのホストである Rupp 氏は説明します。スピンドルとドライブ ヘッドは、ねじれや振動に強いミネラル キャスト コンパウンドのマシン ベースに取り付けられ、堅牢な縦方向のサポート ビームで接続されています。これにより、最適な力の分散と高度な剛性を保証する閉ループ フレームワークが作成されます。この設計により、マシンに高レベルの安定性がもたらされ、特に高い材料除去能力に反映されています。

シュッテのマルチスピンドル自動装置のもう 1 つの特徴は、「シュッテ ブロック」です。多くの場合、中国のお客様など、当社の機械にあまり詳しくないお客様から、なぜこの特定の設計を選択したのかという質問が寄せられます。その反応は、シュッテの機械に比類のない精度をもたらし、顧客から高く評価されている伝統的で実証済みの設計であるということです、と Rupp 氏は言います。

時が経つにつれて、工業生産は、より小さなバッチ、より短いライフサイクル、および非常に競争の激しい環境で、より複雑なワークピースの必要性を反映しました.これらのニーズは、同社が 6 スピンドル CNC マルチスピンドル マシンの SCX シリーズを開発することに集中しました。 SCXシリーズの機械では、ワークの生産に直接関係のないものはすべて加工領域から取り除かれています。切りくずを収集するためのクーラント、潤滑ライン、またはケーブルが作業ゾーン内にありません。さらに、クロススライドと縦スライドには標準のツールユニットが取り付けられており、それぞれに複数のツールを保持できます。これらの交換可能なユニットには、旋削、穴あけ、フライス加工、歯車ホブ加工、球状および多角形の旋削、またはその他のほとんどの駆動または固定の必要性のためのユニットを含めることができます。

同社の成功した CNC 自動多軸旋盤 SCX シリーズの 8 軸バリエーションを市場にリリースするのに、なぜ 10 年もかかったのですか?ラップ氏は次のように説明しています。 Siemens 840D Solution Line Series のトリプル NCU を使用した場合にのみ可能になる、最大 85 軸のプログラミングと制御が必要です。同時に、お客様が慣れ親しんでいるのと同じ使いやすいオペレーター インターフェースを提供する必要があります。」

CNC ACX マシンの構成、操作、およびプログラミングは、シュッテが開発した SICS ユーザー インターフェイスを使用して実行されます。多軸自動ACXの機能範囲に合わせて最適にチューニングされています。 SICS は、オペレータにそれぞれのタスク用に事前定義された入力および操作メニューを提供します。個々の制御システムとチャネルへのデータの調整と配布はバックグラウンドで実行され、ユーザーには表示されません。

材料は通常、直径 42 mm もの棒材の形で ACX マシンに供給されます。バーストックの代わりに、個々の供給装置を介してブランクまたは半製品の自動供給が可能です。完成した部品は、顧客の要求に応じて、シュート、排出コンベアを介して機械から排出されるか、パレットに整列して配置されます。洗浄ステーションと測定ステーションは、それぞれのワークピースの要件に従って構成でき、完成部品ハンドリング システムに統合できます。

8 スピンドルの利点

ACX マシンは完全な機械加工用に設計されており、ワークピースの前面と背面が 1 サイクルで完成します。決定的に重要なのは、8 つのメイン スピンドルと最大 2 つのカウンター スピンドルの同時作業が可能なことです、と Rupp 氏は説明します。すべてのスピンドルには水冷ダイレクト ドライブが装備されており、スピンドル キャリア内の熱膨張を最小限に抑えます。これにより、スピンドル速度を互いに独立して自由に選択できます。 85 Nm のトルクで、特に高いダイナミクスとトラクションを備えています。

この機械は、大規模な加工を必要とする複雑な部品用の 8 スピンドル マシンとして、または実際には単一のプラットフォーム上で同時に動作する 2 つの機械として動作するダブル 4 スピンドル マシンとして操作できます。毎秒、ツール ステーションは常に同じツールに同時にアクセスできます。ダブル 4 スピンドル加工の結果、ドラム 1 回転あたり 2 つの完成品がマシンによって製造されます。ダブル後端加工では、ワークの前面加工用に 8 つの主軸位置と、後端加工用に 2 つの主軸位置が使用可能であり、それらはすべて同時に動作します。

オプションでパーツオフ位置の 7 と 8 の位置にスライドを追加することで、生産性をさらに向上させることができます。 「この機能により、ユーザーは追加の後端加工操作と、後側のワーク加工中のフォローアップ ワークピースの同時プリパートオフの両方を実装できます」と Rupp 氏は言います。

マシニング ユニット

AC10-36 の基本的な構造は、カム制御のオートマチックの古典的なコンセプトに従います。8 つのスピンドルが、堅牢なハース カップリングによって優れた再現性でロックされた精密に作られたスピンドル ドラムに配置されています。外径加工用のクロス スライドは、位置 1 ～ 8 で X、Z、および Y 軸の加工を可能にします。 X 軸のスライドは、リニア ガイドウェイ上をスピンドルの中心線に向かって放射状に移動します。 Z 軸の動きは、スピンドルの中心線に平行に移動し、X 軸キャリアを 90 度で通過する静圧クイル設計を使用しています。両方の軸は電気機械的に駆動されます。補間を使用して、これらは 8 つのステーションすべてで X-Z 等高線の動きを可能にします。

モジュラー クロス スライド ツール タレットは、8 つのステーションのいずれかで 1 つまたは複数のツールを切削に投入できるため、任意のステーションで使用できるツールの数が増える可能性があります。この柔軟性により、1 つのステーションで複数の操作を実行したり、無人操作のために冗長ツールを配置するオプションを提供したりできます。

すべてのクロス スライドは、Y 軸加工機能も提供できます。直線運動に加えて、Z軸は旋回するように配置できます。この動作により、2 番目または 3 番目のツールまたはそれ以上のツールをワークピース上に配置できます。また、直線 X 軸と回転 C 軸の間の補間による Y 軸ミリングも可能です。

ハース カップリングは、特定のステーションに使用される切削工具を運ぶさまざまな構成のタレットを受け入れるために使用されます。 SCX シリーズと同様に、ACX 標準タレットには、(中心からずれた) 穴あけ、深穴穴あけ、ねじ切り、角度穴あけ、クロス穴あけ、輪郭フライス削り、歯車ホブ切り、マルチエッジ旋削、球面および多角形旋削用の装置が含まれています。 (クロス) だけでなく、回転工具と固定工具のクロス スライド (エンドワーク)。基本的に重要:すべてのユニットは、すべてのスピンドル位置で互いに独立して使用できます。

標準接続により、任意のタレットを任意のクロス スライドに配置できます。このモジュラー設計は、固定ツールと駆動ツールの両方に適しています。回転工具の場合、一体型モーターが Z 軸クイルに取り付けられ、8,500 rpm を生成します。クーラントラインもクイルを通って配線され、作業ゾーンをクリアに保ちます。工具を通して最大 100 bar のクーラントを使用できます。

クロスおよび縦スライド タレットは、HSK または Capto 切削工具ホルダーを使用して、確実なクランプと迅速な切り替えを実現します。標準的で正確な切削工具インターフェースにより、オフライン ツール プリセッターの使用が促進され、機械の工具交換が高速化されます。

自由にアクセスできる加工エリア

切り替えに対応するために、加工部品に直接関係のないものは機械の作業領域から排除されました。密閉された切断領域には、駆動コンポーネントやガイドウェイ、潤滑または冷却ライン、または配線は含まれていません。これは、ツーリングの迅速な交換のためのアクセスをより容易にし、良好なチップ除去を可能にするクリーンな作業ゾーンです。オープンでクリーンなワークゾーンにより、ユーザーはさまざまな加工構成を自由に追加または削除できます。

「切りくずが蓄積した場合、スライド、ドライブ アタッチメント、ケーブル、またはラインによる材料除去領域の障害物はありません」と Rupp 氏は説明します。 「ホットチップや機械のセットアップ中にケーブルやホースが損傷したり破壊されたりするリスクは、もはや存在しません。チップの巣も過去のものです。これにより、アタッチメントの信頼性と可用性が明らかに向上し、チップやチップ ネストの除去に必要な非生産的な時間が大幅に短縮されます。多くの工場にとって、切粉排出の問題が解決されなければ信頼性の高い自動運転が実現できないため、これは非常に貴重です。そして、これらすべては、機械加工が困難な材料がますます使用されるようになっているという知識の中にあります。これは、機械の処理能力だけでなく、切りくずが長く、排出が難しいことが多いため、大きな課題です。また、機械加工領域の外側に駆動システムとガイド システムを配置することで、これらの重要な要素の汚染を効果的に防ぎ、早期摩耗の危険を取り除きます。」

シュッテの ACX シリーズは、世界中で販売されています。この 8 スピンドル設計は、金属加工工場でますます見られる、柔軟で少量多品種生産のニーズに対応します。さらに、8 スピンドルは、複雑な部品の追加の機械加工機能を使用して、大量生産のニーズも満たします。