So wählen Sie ein vertikales Bearbeitungszentrum aus
Leistung, Geschwindigkeit, Genauigkeit
Ziel jeder Metallbearbeitung ist es, Metall innerhalb von Toleranzen so schnell wie möglich zu entfernen. Für jede Werkstatt geht es darum, zu definieren, wie viel Metallabtrag, wie schnell und welche Toleranzen von einem VMC verlangt werden. Es gibt viele miteinander verbundene Faktoren, die die Leistung, Geschwindigkeit und Genauigkeit eines VMC beeinflussen, aber die drei Grundlagen umfassen das Spindelantriebssystem, das Maschinenbetriebssystem (numerische Computersteuerung) und das Achsantriebssystem. Das Spindelantriebssystem versorgt das Schneidwerkzeug mit Strom, um Metall zu entfernen. Die Steuerung oder das "Maschinenbetriebssystem" ist das Gehirn des VMC und koordiniert die Maschinenbewegung. Der Achsantrieb ist "die Fahrt". Wie glatt ist die Bewegung des VMC und wie führt dies zu Teilen, die konstant genau sind und eine akzeptable Oberflächenqualität haben? Die Qualität des "Ride"- oder Achsantriebssystems ist eine Funktion der Konstruktion des Rahmens und des X-Y-Z-Wegesystems. Dies ist die Hardware der Maschine und bestimmt die Steifigkeit, die Schwingungsdämpfungskapazität und den Widerstand gegen Seitenschub. Es ist das Gleichgewicht zwischen diesen drei kritischen Bereichen (Leistung, Geschwindigkeit, Genauigkeit), das Sie anhand der Bedürfnisse Ihres Shops bewerten müssen, um den besten Kauf für Ihr Geld zu erhalten.Material
Grundlegende Anforderungen an Ihre VMC, wie z. B. Spindeldrehzahl, Drehmoment bei niedriger Drehzahl und Hohe Geschwindigkeit, werden von den Materialien festgelegt, die Sie bearbeiten. Zum Beispiel erfordern weiche Materialien höhere Geschwindigkeiten für die Endbearbeitung, während harte Materialien ein Drehmoment mit niedriger Drehzahl sowie Steifigkeit erfordern, um die Auswirkungen des Seitenschubs zu reduzieren.Im Folgenden finden Sie eine Liste der häufig verwendeten Materialien, die auf die entsprechenden Maschinenanforderungen und die Merkmale abgestimmt sind, die diese Anforderung erfüllen.
Produktionsvolumen
Wir sind uns alle einig, dass der Durchsatz wichtig ist. Der Durchsatz von Prototypen und Kleinauflagen erfordert jedoch andere Funktionen als lange Produktionsläufe. Wenn Sie Prototypen bearbeiten, ist alles wichtig, was Setups schneller und einfacher macht: Programmbearbeitung, Zugriff auf die Steuerung vom Arbeitsraum, Tischhöhe und ein Kühlsystem für thermische Stabilität. Wenn der VMC für lange Produktionsläufe oder dedizierte Produktionsläufe bestimmt ist, stehen das automatische Laden und entfernen von Chips ganz oben auf Ihrer Liste.
Qualität
Qualität ist eine Funktion der Steuerung, des Encoders, des Systems, der Konstruktion und der Steifigkeit. Die Steuerung muss genau sein und sollte regelmäßig kalibriert werden. Es gibt verschiedene Arten von Encodern, darunter Drehgeber, Glaswaagen und Laserwaagen. Sie bieten eine zunehmend höhere Genauigkeit bei höheren Geschwindigkeiten.Ein weiteres Problem ist das System, das die Steifigkeit, die Schwingungsdämpfung und die Fähigkeit, Seitenstößen bei schweren Bearbeitungsvorgängen standzuhalten, beeinflusst.
Bearbeitungsvorgänge
Die VMC-Funktionen, die benötigt werden, um eine Aluminiumform mit 3D-Konturen zu bearbeiten, wie z. B. hohe Programmausführungsgeschwindigkeit, Spindelkonzentrizität und Ramp-up / Ramp-down, sind nicht unbedingt die gleichen Merkmale, die zum Bohren von Löchern in Messing erforderlich sind. Wenn Sie 2D-Teile erstellen, sind hohe Vorschubraten und Werkzeugwechselgeschwindigkeiten wichtig. Sie müssen Ihre Bedürfnisse mit denvertikales Bearbeitungszentrum.Spindelantriebssystem
Im Allgemeinen gilt die Spindel als das Herz des VMC. Die Spindel hält das Werkzeug und führt die Zerspanungsvorgänge durch. Die Spindel muss einen konstanten Auslauf, Steifigkeit, Rollmoment, geringe Wärmeentwicklung und thermische Stabilität aufweisen. So sehr Werkzeugmaschinenbauer die Flexibilität vorantreiben, sind die meisten Spindeln in einigen Anwendungen besser als in anderen. Beispielsweise hat eine Spindel, die Aluminium bei hohen Geschwindigkeiten bearbeitet, möglicherweise nicht die gleiche Zerspanungsfähigkeit bei niedrigen Drehzahlen wie eine Spindel, die für Schneidvorgänge mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment ausgelegt ist.Spindeln gibt es in einer Vielzahl von Drehzahl-, Drehmoment- und PS-Nennleistungen. Im vorherigen Abschnitt über Materialien haben wir erwähnt, dass Werkstückmaterial einen Einfluss auf Drehzahlen, Drehmoment und PS hat. Da ein Single-Speed-VMC den Drehzahl-, Drehmoment- und PS-Bereich einschränkt, verwenden viele VMCs Getriebe oder Riemengetriebe mit zwei oder drei Gängen, um das Drehmoment bei niedriger Drehzahl zu erhöhen. Aber Getriebe verursachen Reibung bei hoher Geschwindigkeit, wobei Getriebe mehr Reibung verursachen als Riemengetriebe. So wird bei hohen Geschwindigkeiten die Ps des Spindelmotors geraubt, um die Reibung auszugleichen. Die reibung, die durch Getriebe erzeugt wird, übersetzt sich in Wärme und Vibrationen, die durch Kühlung für thermische Stabilität und Konstruktionstechniken, die Vibrationen isolieren, abgeführt werden müssen. Eine Alternative zu Getrieben ist ein elektrisches Getriebe, das zwei verschiedene Motorwicklungen verwendet, um zwei Drehzahlbereiche zu erzeugen.
Es stehen eine Vielzahl von Spindellagern zur Verfügung, wie z. B. konventionelle Rollen-, Kugel- oder Hybridlager, Keramiklager, hydrostatische, luftige, magnetische und Kombinationen. Jedes der Lagersysteme hat seine eigenen Stärken und Schwächen. Wälzlager sind steif und langlebig, können aber Wärme erzeugen, was die Leistung beeinträchtigt. Typischerweise erzeugen Kugellager weniger Wärme und laufen viel schneller als Wälzlager, sind aber nicht so steif. Hybridlager mit Keramikkugeln und Stahlrennen können schneller laufen als herkömmliche Kugellager, weil sie weniger Masse und mehr Steifigkeit haben, aber bei einem Crash eher versagen, weil sie spröde sind.
Hydrostatische und hydrodynamische Lager unterstützen das rotierende Glied mit einem Fluidfilm. In Anwendungen mit niedriger Drehzahl können hydrostatische Lager sehr steif und reibungsfrei sein, und in Hochgeschwindigkeitsanwendungen sind sie entweder nicht steif oder müssen gekühlt werden. Wärmeerzeugung ist bei Luftlagern kein Problem; Sie sind jedoch nicht steif und können instabil sein. Magnetlager haben bessere Regeleigenschaften als Luftlager, müssen aber vor Stößen geschützt werden.
Konstruktion
Die meisten VMCs verwenden Gussteile aufgrund ihrer überlegenen Gesamtfestigkeit und Schwingungsdämpfungseigenschaften und niedrigen Kosten. Gussteile sollten gleichmäßig dicke Wände haben, da Schwankungen in der Wandstärke zu Kühl- und Verzugsproblemen führen können. Dünne Abschnitte können spröde werden und unter Belastung zu Verzerrungen führen.Einige VMCs verwenden Schweißungen, die normalerweise aus Stahl bestehen. In kleinen Stückzahlen kosten Schweißteile weniger als Gussteile und sind im Vergleich zu Gussteilen gleicher Größe und Gewicht steifer und stärker. Im Allgemeinen sind Schweißnähte steifer als Gussteile und haben weniger Dämpfungseigenschaften. Sie funktionieren also gut bei niedrigen Geschwindigkeiten, aber bei hohen Geschwindigkeiten sind Schweißungen anfälliger für Vibrationen und Geschwätz, die raue Oberflächen verursachen können.
Neuere Materialien, die leichter sind, wie Verbundwerkstoffe, Aluminium und Titan, werden auch im Werkzeugmaschinenbau eingesetzt. Diese Materialien können in den neueren Hochleistungsmaschinen erhebliche Vorteile bieten. Zum Beispiel erleichtert die reduzierte Masse das Beschleunigen und Abbremsen. Die Verwendung von Verbundwerkstoffen hat aufgrund des hohen Festigkeits- und Steifigkeitsverhältnisses im Verhältnis zu Gewicht sowie der thermischen Stabilität zugenommen.
Wegesysteme
Das Werkzeugmaschinen-Wegsystem umfasst die tragenden Komponenten, die Spindel und Tisch stützen und deren Bewegung steuern. Kastenwege und Linearführungen sind die beiden Haupttypen von Wegesystemen. Jedes System hat seine positiven und negativen Eigenschaften. Leider ist ein Wegesystemtyp nicht für alle Anwendungen geeignet. Wenn Sie also auf dem Markt für eine Werkzeugmaschine sind, müssen Sie das System an Ihre spezifische Anwendung anpassen.Wir glauben, dass Box-Way-Systeme eine VMC mit längerer Lebensdauer und weniger Vibrationen bieten, was genauere Teile erzeugt. Die schwingungsdämpfenden Eigenschaften von Box-Wegen verlängern die Standzeit und ermöglichen glattere Oberflächen. Wenn Ihre Anwendung eine hohe Genauigkeit und die Fähigkeit erfordert, schwierige Materialien mit engen Toleranzen zu bearbeiten, ist es wahrscheinlicher, dass ein VMC mit einem Box-Way-System die optimale Lösung bietet.
VMCs mit Linearführungen ermöglichen eine schnellere Positionierung; Sie haben jedoch eine reduzierte Fähigkeit, Vibrationen zu dämpfen, Seitenschub zu widerstehen und Schäden durch Abstürze zu widerstehen. Wenn die anfänglichen Kosten des VMC ein Problem darstellen, die zu bearbeitenden Materialien nicht schwierig sind, schwere Schrau- / Schneidvorgänge nicht erforderlich sind und Toleranzen / Oberflächenbeschaffenheit nicht so kritisch sind, dann ist eine Werkzeugmaschine mitLinearführungs-Bearbeitungszentrumkann eine gute Lösung sein.