Hoe een verticaal bewerkingscentrum te selecteren?
Kracht, snelheid, nauwkeurigheid
Het doel van elke metaalbewerking is om metaal zo snel mogelijk binnen de toleranties te verwijderen. Het probleem voor elke werkplaats is om te definiëren hoeveel verspaning, hoe snel en welke toleranties nodig zijn van een VMC. Er zijn veel onderling samenhangende factoren die van invloed zijn op het vermogen, de snelheid en de nauwkeurigheid van een VMC, maar de drie basisprincipes omvatten het spilaandrijfsysteem, het machinebesturingssysteem (numerieke computerbesturing) en het asaandrijfsysteem. Het spindelaandrijfsysteem levert stroom aan het snijgereedschap om metaal te verwijderen. De besturing of het "machinebesturingssysteem" is het brein van de VMC en coördineert de beweging van de machine. Het asaandrijvingssysteem is 'de rit'. Hoe soepel is de beweging van de VMC en hoe vertaalt zich dat in onderdelen die consistent nauwkeurig zijn met een acceptabele oppervlakteafwerkingskwaliteit? De kwaliteit van "the ride" of asaandrijving is een functie van de constructie van het frame en het X-Y-Z way-systeem. Dit is de hardware van de machine en het bepaalt de stijfheid, het trillingsdempend vermogen en de weerstand tegen zijwaartse stuwkracht. Het is de balans tussen deze drie kritieke gebieden (kracht, snelheid, nauwkeurigheid) die u moet afzetten tegen de behoeften van uw winkel om de beste koop voor uw geld te krijgen.Materiaal
De basisvereisten voor uw VMC, zoals het toerental van de spil, het koppel bij lage snelheid en het vermogen bij hoge snelheid, worden bepaald door de materialen die u bewerkt. Zachte materialen vereisen bijvoorbeeld hogere snelheden voor de afwerking, terwijl harde materialen een koppel met een lage snelheid vereisen, evenals stijfheid om de effecten van zijwaartse stuwkracht te verminderen.Hieronder volgt een lijst met veelgebruikte materialen die zijn afgestemd op de overeenkomstige machinevereisten en de functie of functies die aan die behoefte voldoen.
Productievolume
We zijn het er allemaal over eens dat doorvoer belangrijk is. Maar de doorvoer van prototypes en kleine oplagen vereist andere functies dan lange productieruns. Als u prototypes bewerkt, is alles wat instellingen sneller en gemakkelijker maakt belangrijk: programmabewerking, toegang tot de besturing vanuit het werkbereik, tafelhoogte en een koelsysteem voor thermische stabiliteit. Als de VMC bedoeld is voor lange productieruns of speciale productieruns, dan staan automatisch laden en spaanverwijdering hoog op uw lijst.
Kwaliteit
Kwaliteit is een functie van de besturing, encoder, manierensysteem, constructie en stijfheid. De besturing moet nauwkeurig zijn en periodiek worden gekalibreerd. Er zijn verschillende soorten encoders beschikbaar, waaronder roterende encoders, glasweegschalen en laserweegschalen. Ze bieden een steeds hogere nauwkeurigheid bij hogere snelheden.Een ander probleem is het WAYS-systeem, dat van invloed is op de stijfheid, trillingsdemping en het vermogen om zijwaartse stuwkracht te weerstaan tijdens zware machinale bewerkingen.
Verspanende bewerkingen
De VMC-kenmerken die nodig zijn om een aluminium mal met 3D-contouren te bewerken, zoals een hoge uitvoeringssnelheid van het programma, de concentriciteit van de spil en ramp-up/ramp-down, zijn niet noodzakelijkerwijs dezelfde kenmerken die nodig zijn om gaten in messing te boren. Als u 2D-onderdelen maakt, zijn hoge voedingssnelheden en gereedschapswisselsnelheden belangrijk. Je moet je behoeften afstemmen op de Verticaal bewerkingscentrum.Spindel aandrijfsysteem
Over het algemeen wordt de spil beschouwd als het hart van de VMC. De spindel houdt het gereedschap vast en voert de metaalbewerkingen uit. De spil moet een consistente slingering, stijfheid, rolkoppel, lage warmteontwikkeling en thermische stabiliteit hebben. Hoezeer machinebouwers ook flexibiliteit stimuleren, de meeste spindels zijn beter in sommige toepassingen dan andere. Een spil die aluminium met hoge snelheden bewerkt, heeft bijvoorbeeld mogelijk niet hetzelfde metaalsnijvermogen bij lage snelheden als een spil die is ontworpen voor snijbewerkingen met lage snelheid en hoog koppel.Spindels zijn er in verschillende snelheids-, koppel- en pk-waarden. In het eerdere gedeelte over materialen hebben we vermeld dat werkstukmateriaal van invloed is op toerentallen, koppel en pk's. Omdat een VMC met één versnelling het toerental, het koppel en het pk-bereik beperkt, maken veel VMC's gebruik van tandwiel- of riemoverbrengingen met twee of drie versnellingen om het koppel bij lage snelheid te verhogen. Maar transmissies veroorzaken wrijving bij hoge snelheid, waarbij tandwieloverbrengingen meer wrijving veroorzaken dan riemoverbrengingen. Bij hoge snelheden wordt dus het vermogen van de spilmotor beroofd om wrijving te compenseren. De wrijving die wordt gegenereerd door tandwieloverbrengingen vertaalt zich in warmte en trillingen die moeten worden afgevoerd door koeling voor thermische stabiliteit en constructietechnieken die trillingen isoleren. Een alternatief voor transmissies is een elektrische transmissie die twee verschillende motorwikkelingen gebruikt om twee snelheidsbereiken te creëren.
Er is een verscheidenheid aan spindellagers beschikbaar, zoals conventionele rol-, kogel- of hybride lagers, keramische lagers, hydrostatische, lucht-, magnetische en combinaties. Elk van de lagersystemen heeft zijn eigen sterke en zwakke punten. Rollagers zijn stijf en duurzaam, maar kunnen warmte genereren, wat afbreuk doet aan de prestaties. Kogellagers genereren doorgaans minder warmte en lopen veel sneller dan rollagers, maar zijn niet zo stijf. Hybride lagers met keramische kogels en stalen races kunnen sneller lopen dan conventionele kogellagers omdat ze minder massa en meer stijfheid hebben, maar hebben meer kans om te falen bij een crash omdat ze broos zijn.
Hydrostatische en hydrodynamische lagers ondersteunen het roterende element met een vloeibare film. In toepassingen met lage snelheden kunnen hydrostatische lagers zeer stijf en wrijvingsvrij zijn, en in toepassingen met hoge snelheid zijn ze niet stijf of vereisen ze koeling. Warmteontwikkeling is geen probleem met luchtlagers; Ze zijn echter niet stijf en kunnen onstabiel zijn. Magnetische lagers hebben betere stuureigenschappen dan luchtlagers, maar moeten worden beschermd tegen schokken.
Constructie
De meeste VMC's maken gebruik van gietstukken vanwege hun superieure algehele sterkte en trillingsdempende eigenschappen en lage kosten. Gietstukken moeten gelijkmatig dikke wanden hebben, omdat variatie in wanddikte afkoelings- en vervormingsproblemen kan veroorzaken. Dunne secties kunnen broos worden en vervorming veroorzaken onder spanning.Sommige VMC's maken gebruik van lasnaden, die meestal van staal zijn gemaakt. In kleine hoeveelheden kosten lasnaden minder dan gietstukken en zijn ze stijver en sterker in vergelijking met gietstukken van dezelfde grootte en hetzelfde gewicht. Over het algemeen zijn lasnaden stijver dan gietstukken en hebben ze minder dempende eigenschappen. Ze presteren dus goed bij lage snelheden, maar bij hoge snelheden zijn lasnaden gevoeliger voor trillingen en geratel die ruwe oppervlakteafwerkingen kunnen veroorzaken.
Nieuwere materialen die lichter zijn, zoals composieten, aluminium en titanium, worden ook gebruikt in de bouw van werktuigmachines. Deze materialen kunnen aanzienlijke voordelen bieden in de nieuwere machines met hogere prestaties. Een verminderde massa maakt bijvoorbeeld het accelereren en vertragen gemakkelijker. Het gebruik van composietmaterialen is toegenomen vanwege de hoge sterkte-en-stijfheid-gewichtsverhoudingen en de thermische stabiliteit.
Way Systemen
Het systeem van de gereedschapsmachine omvat de dragende componenten die de spil en de tafel ondersteunen en hun beweging begeleiden. Dooswegen en lineaire geleidingen zijn de twee belangrijkste soorten wegsystemen. Elk systeem heeft zijn positieve en negatieve eigenschappen. Helaas is één type wegensysteem niet geschikt voor alle toepassingen. Dus als u op zoek bent naar een bewerkingsmachine, moet u het wegsysteem afstemmen op uw specifieke toepassing.Wij zijn van mening dat boxway-systemen een VMC bieden met een langere levensduur en minder trillingen, wat nauwkeurigere onderdelen produceert. De trillingsdempende eigenschappen van kokers verlengen de levensduur van het gereedschap en maken een gladdere oppervlakteafwerking mogelijk. Als uw toepassing een hoge nauwkeurigheid vereist en het vermogen om moeilijke materialen met nauwe toleranties te bewerken, dan is de kans groter dat een VMC met een boxway-systeem de optimale oplossing biedt.
VMC's met lineaire geleidingen zorgen voor een snellere positionering; Ze hebben echter een verminderd vermogen om trillingen te dempen, zijwaartse stuwkracht te weerstaan en schade door crashes te weerstaan. Als de initiële kosten van de VMC een probleem zijn, de te bewerken materialen niet moeilijk zijn, zware voorbewerkingen/snijbewerkingen niet nodig zijn en toleranties/oppervlakteafwerking niet zo kritisch zijn, dan is een bewerkingsmachine met bewerkingscentrum voor lineaire geleiders kan een goede oplossing zijn.