이 새로운 CNC Multispindle이 귀하의 작업장에 적합합니까?

Davenport Machine Company는 금세기가 전환된 직후에 우수한 다중 스핀들 기계 설계에 성공했습니다. 회사 사장인 Don Firm에 따르면 회사의 뉴욕 로체스터 본사에 전시된 1908년 모델 DA와 공장에서 조립 중인 1996년 모델 B 사이에서 많은 부품을 교체할 수 있다는 점만으로도 충분했습니다.

그러나 Davenports와 일반적으로 다축 자동 스크류 기계의 본거지인 세상은 빠르게 변화하고 있습니다. 점점 더 낮은 로트 크기와 더 높은 허용 오차 요구 사항의 형태로 숙련된 설치 인력의 부족에 추가된 시장 압력으로 인해 유서 깊은 다중 스핀들 자동 장치의 보강에 대한 질문이 제기되고 있습니다.

Mr. Firm은 다음 세기를 위한 다중 스핀들 기계를 만들기 위한 Davenport의 노력을 지휘하고 있습니다. CNC 서보 기술은 멀티 스핀들에 실용화될 정도로 발전했습니다.

그는 LS 522로 명명된 이 새로운 기계가 나사 기계 공장 문제에 대한 해답이자 나사 기계가 아닌 공장을 위한 공정 대안으로 보고 있습니다. 최근 방문에서 우리는 IMTS 96에서 소개되기 전에 이 기계의 미리보기를 받았습니다.

Multi Basics Multispindle 기계는 한 번에 둘 이상의 절단 작업을 수행할 수 있도록 설계되어 있어 부품을 빠르게 만듭니다. 일반적으로(변형이 많기 때문에) 멀티의 각 스핀들은 두 개의 독립적인 공구 이동 축에 의해 교차됩니다.

하나는 절삭 공구를 스핀들 중심선에 수직으로 이동시키는 크로스 슬라이드입니다. 두 번째 슬라이드는 끝 작업 도구를 운반하고 기계의 심압대 끝에서 중앙으로 이동합니다. 각각, 이 슬라이드의 툴링은 단일 포인트 터닝 센터의 OD 및 ID 툴과 동일합니다. 그러나 다중 스핀들 기계는 각 스핀들에서 동시에 OD 및 ID 도구를 사용할 수 있습니다. Davenport 기계에는 5개의 스핀들이 있으므로 한 번에 최소 10개의 도구를 절단에 사용할 수 있습니다.

멀티의 스핀들은 인덱서블 드럼 주변에 장착됩니다. 멀티 스핀들 기계의 모든 절단 작업이 동시에 발생하기 때문에 스핀들 드럼의 각 인덱스는 완성된 부품을 생산합니다. 5-스핀들 Davenport에서는 드럼이 한 바퀴 돌 때마다 5개의 부품이 필요합니다.

수량 또는 품질

우리 대부분이 기억할 수 있는 한, 자동 다중 스핀들은 회전의 작은 부분에 대한 대량 생산 타이틀을 보유하고 있습니다. 그러나 다른 기계 설계보다 부품을 더 빨리 회전시키지는 않습니다. 많은 멀티가 바 머신이기 때문에 스핀들 속도는 척커에 비해 보수적이며 단일 스핀들 CNC 터닝 센터 기능에 비해 느립니다.

다중 스핀들 처리 속도의 비결은 누적 주기 시간 대 가산식입니다. 부품 처리 주기를 여러 개의 작은 작업으로 나눈 다음 이러한 작업을 여러 스핀들에서 동시에 수행하여 이를 수행합니다.

멀티의 기계 사이클 시간은 스테이션에서 가장 긴 절단 작업에 의해 결정됩니다. 여기 예가 있습니다. 스테이션 3에는 0.75초(인덱스 포함)가 소요되는 엔드 슬라이드 드릴 작업이 있습니다. 다음으로 가장 긴 작업은 스테이션 4에서 0.65초 크로스 슬라이드 그루브입니다. 멀티 스핀들은 동시에 모든 스테이션을 사용할 수 있기 때문에 작업의 주기 시간은 수행된 가장 긴 작업을 반영하며 이 경우에는 0.75초입니다.

일반적으로 다중 스핀들 자동은 고정밀보다 고속으로 더 잘 알려져 있습니다. 캠, 샤프트, 레버 및 기타 작동 장치가 있는 기계는 고객이 요구하는 많은 정밀한 공차 사양을 일관되게 생산하기에는 너무 많은 부정확성이 쌓여 있습니다.

더 높은 공차를 위해 많은 공장에서 단일 포인트 CNC 터닝 센터를 찾습니다. "그들의 프로그래밍 가능성과 윤곽선의 서보 제어는 대부분의 자동화에 비해 소수점 이하의 더 가까운 공차를 허용합니다."라고 Mr. Firm이 말합니다.

단일 지점 터닝은 순차적 프로세스이기 때문에 이러한 기계는 다중 스핀들 기계의 볼륨을 생산할 수 없습니다. 황삭 패스 다음에 마무리 패스가 이어집니다. 드릴링 또는 보링 작업 전에 페이싱 작업이 발생합니다.

따라서 터닝 센터의 사이클 시간은 가산적입니다. 각 작업에 소요되는 시간을 합산하여 주기 시간이 됩니다. 속도와 이송은 각 절단 작업을 더 빠르게 수행하여 전체 시간을 줄일 수 있지만 프로세스는 순차적입니다.

자동 프레스

다중 스핀들 자동화는 순수한 기계적 모션 제어의 마지막 영역 중 하나입니다. 이러한 기계의 대부분은 "나사 기계 부품" 제조를 전문으로 하는 상점에서 찾을 수 있습니다. 이 상점들 중에는 생산하는 제품보다 사용하는 나사 기계의 브랜드로 더 많이 알려져 있습니다. Davenport 매장, New Britain 매장, Acme 매장 등이 있습니다.

상점이 특정 브랜드의 기계를 전문으로 하는 데는 그만한 이유가 있습니다. 이러한 자동 나사 기계 중 하나를 설정할 수 있는 매우 숙련된 기술자입니다. 기계마다 고유한 특성이 있습니다.

다중 스핀들을 설정하고 실행하는 것은 실습 작업입니다. 이러한 기계를 작동시키는 기계를 "조정"하려면 많은 기술과 경험이 필요합니다. 불행히도 그 일을 할 수 있는 인력이 점점 부족해지고 있습니다.

이러한 인력 부족은 다중 스핀들 기계를 더 자주 설정해야 할 필요성이 증가함에 따라 악화됩니다. 스크류 기계 산업의 전통적인 생명선인 장기 작업은 점점 짧아지는 추세입니다.

상점은 전통적인 나사 기계 계약에 대한 경쟁이 치열하다고 생각합니다. 왜냐하면 그러한 계약이 더 적기 때문입니다. 고객은 부품을 소량이지만 더 자주 주문하여 적시 재고 요구 사항에 부분적으로 대응하고 제품 수명 주기를 단축하는 데 부분적으로 대응하고 있습니다.

일부 상점에서는 반복되는 작업을 실행하기 위해 영구적으로 기계를 설정합니다. 주문이 완료되면 기계는 유휴 상태가 됩니다. 공장은 설치 및 해체 비용과 기계를 가동하지 않는 비용 사이에서 결정해야 합니다. 마진 압박이 증가함에 따라 매장 자원을 충분히 활용하지 못하는 것을 정당화하기 어려워지고 있습니다.

새로운 기능

기초부터 Davenport의 새로운 LS 522는 새로운 기계입니다. 베이스는 에폭시 화강암 혼합물로 주조된 단일 조각입니다. 이 복합 재료는 뛰어난 진동 감쇠 특성과 열 안정성을 가지고 있습니다.

베이스 설계로 인해 기계의 심압대 끝이 열려 있습니다. 냉각수 회수 탱크가 있는 칩 컨베이어는 이 구멍으로 미끄러져 들어가 기계의 절단 영역 바로 아래에 위치할 수 있습니다. 칩과 냉각수는 바닥에 주조된 홈통에 의해 컨베이어로 보내집니다.

이 새로운 기계를 가능하게 하는 기술은 모션 제어 시스템입니다. "서보 기술은 이제 다중 스핀들에 적용하는 것이 실용적인 지점에 있습니다."라고 Mr. Firm은 말합니다. "5년 전만 해도 LS 522에 사용된 전자 제품은 기계의 예상 기본 가격보다 비쌌습니다."

메인 스핀들 구동 모터를 제외하고 LS 522에는 10개의 프로그래밍 가능한 선형 축이 있습니다. 각 크로스 슬라이드와 엔드 슬라이드에는 전용 서보 모터가 있습니다. 이러한 전기 모터의 작동은 기계식 작동 시스템보다 훨씬 조용합니다.

캠에 의해 생성된 스트로크 모션을 에뮬레이트하기 위해 이 소형 서보는 서보 모터의 회전 모션을 출력 샤프트에 스트로크를 생성하는 선형 모션으로 변경하는 일체형 기어박스를 사용합니다. 리니어 모터는 각각의 도구 슬라이드에 직접 연결되어 볼스크류가 필요하지 않습니다. 이 모터의 스트로크는 완전히 프로그래밍할 수 있습니다.

기어박스는 출력 샤프트에 슬라이드당 800파운드의 충분한 추진력을 제공하여 대부분의 재료에 폼 도구를 공급하는 기계적 이점을 제공합니다.

스핀들 캐리어의 인덱스 위치 지정은 공작물 치수 정확도에 매우 중요합니다. 스핀들 캐리어를 고정하기 위해 Hurth 다중 톱니 커플링이 사용됩니다. 인덱스 시간은 0.4초입니다. 막대 용량은 원형 스톡의 경우 0.875인치, 정사각형의 경우 0.625인치, 육각형의 경우 0.75인치입니다.

메인 스핀들 드라이브는 유성 기어 시스템을 통해 5개의 스핀들을 구동하는 14마력 AC 모터입니다. 속도는 CNC를 통해 프로그래밍할 수 있으며 범위는 250~6,000rpm입니다. 스트래들 밀링, 크로스 드릴링 또는 크로스 태핑 작업을 위해 개별 스핀들을 정지하도록 프로그래밍할 수 있습니다.

새로운 Davenport의 제어는 486 PC입니다. 축 슬라이드를 작동시키기 위해 모션 제어 보드는 컴퓨터와 서보 간의 통신에 사용됩니다. 광섬유 케이블을 사용하여 서보와 모션 제어 보드를 연결하는 SERCOS 루프 피드백은 위치 데이터를 서보 모터와 주고 받습니다.

정확도?

"Davenport 다중 스핀들 기계의 치수 정확도 기능은 0.002인치 이상의 공차가 필요할 때 소진됩니다."라고 Mr. Firm이 말합니다. "단순히 더 나은 허용 오차를 제공하도록 설계되지 않았습니다."

이것이 LS 522를 만든 또 다른 동기입니다. 캠 대신 서보 모터를 적용하고 스핀들 드럼에 Hurth 커플링을 사용하여 새 기계의 정확도를 ±0.0002인치까지 높였습니다.

설정 속도 향상

"Davenports를 포함한 기존의 기계식 다중 스핀들은 새 작업을 위해 기계를 설정하는 데 12시간에서 48시간이 소요될 수 있습니다."라고 Mr. Firm이 말합니다. "이 새로운 멀티스핀들의 완전한 변경은 약 2시간이 소요되며 부품 제품군을 실행하는 것보다 훨씬 짧습니다. 이렇게 짧은 설정으로 특정 작업에 기계를 할당하여 리소스 사용을 제한할 이유가 없습니다."

전환에 관련된 시간을 줄이는 핵심은 서보드라이브의 프로그래밍 가능성입니다. 기계 기계에서 크로스 슬라이드와 엔드 슬라이드의 움직임은 캠에 의해 생성됩니다. 스트로크 미세 조정(축 보정)은 일반적으로 10개의 움직이는 슬라이드 각각에 필요한 기계적 조정과 함께 시행착오의 시간 소모적인 과정입니다.

캠 대신에 서보 기술은 이 과정을 극적으로 수정합니다. 프로그래밍 가능한 스트로크를 사용하면 키 스트로크로 빠른 이동 및 피드가 설정됩니다. 공구 오프셋 보정은 컨트롤에서 수행됩니다.

각 스핀들에 대해 두 개의 기준점이 사용됩니다. 세로 0은 크로스 슬라이드의 시작점입니다. 스핀들 중심선은 최종 가공 슬라이드에서 반경 방향 영점입니다. 모든 축 이동은 이러한 시작점에서 양수입니다. 캠 유형 기계와 마찬가지로 각 축 이동은 플런지입니다. 새로운 Davenport에는 표준 형태의 도구가 사용되므로 상점에서 재고 도구를 폐기할 필요가 없습니다.

작업자/프로그래머는 시작 및 끝 치수를 입력하기만 하면 됩니다. 상주 데이터베이스는 회전당 0.0002에서 0.050인치 사이의 이송 속도를 계산합니다. 각 슬라이드에 대해 입력이 반복됩니다. 작업 할당 및 순서는 프로세스 계획 시트를 사용하여 수행됩니다.

생산 선삭 작업을 형성하는 힘은 작업장에서 공작물 처리를 다른 관점에서 바라볼 것을 요구합니다. 주기 시간은 거의 독점적으로 생산성의 척도이자 성공적인 취업 입찰의 중요한 벤치마크였습니다.

고객과 상점은 여전히 ​​주기 시간을 잘 알고 있습니다. 그 중요성을 무시해서는 안됩니다. 그러나 실행의 총 주기 시간도 무시해서는 안 됩니다. 생산 가동 시간이 단축되고 JIT 일정에 신속하게 대응해야 하는 필요성으로 인해 전체 사이클 시간(부품 절단 전후에 일어나는 일)은 효율성의 점점 더 중요한 지표가 됩니다. 상점이 얼마나 빨리 작업을 변경할 수 있는지는 생산 운영에서 더 많은 마진을 짜내는 열쇠입니다. 또한 상점의 전반적인 처리 능력은 계약 성사 여부를 결정하는 핵심 요소인 경우가 많습니다.

새로운 세계 정복

새로운 Davenport LS 522가 나사 기계 공장에서 환영받는 시장을 찾을 수 있다는 것은 사실상 당연한 일입니다. 기계의 서보 작동 시스템은 기계 기계의 기능과 속도를 충실히 복제합니다.

기계식 멀티 스핀들에서 연마된 작업 처리 경험은 CNC 기계로 직접 이전할 수 있습니다. 툴링도 변경 없이 새 기계에 적용할 수 있습니다.

"동시 처리의 효율성은 의심의 여지가 없습니다"라고 Mr. Firm은 말합니다. "장기 전환의 부담을 없애고 더 높은 공차를 생산할 수 있게 하고 작업을 단순화하는 동시에 기계보다 좋거나 더 나은 부품 처리 속도를 유지하는 것이 이 새로운 기계의 약속입니다."

비스크류 기계 생산 터닝 영역에서 Davenport는 LS 522가 단일 스핀들, 단일 포인트 터닝 센터에 대한 가공 대안을 제공할 것으로 기대합니다. 이러한 상점은 프로그래밍에 대해 알고 있지만 양식 도구 및 동시 작업을 위한 프로세스 계획에 익숙하지 않은 상점이 많습니다.

이러한 공장이 2축, 단일 지점, 윤곽 선삭에서 단일 축, 형상 도구 선삭으로 전환한다면 Mr. Firm은 이러한 새로운 다중 스핀들 기계를 적용하여 처리량을 극적으로 증가시키는 중대형 생산 터닝 공장을 보게 될 것입니다.

당신을 위한 것입니까?

이 새로운 다중 스핀들 기계를 고려할 수 있는 기본적으로 두 종류의 상점이 있습니다. 이들은 현재 단일 포인트 터닝 센터를 사용하여 수행되는 중간에서 고용량, 다량 혼합 터닝 작업을 하는 스크류 기계 작업장 및 작업장입니다.

나사 기계 공장은 생산 혜택으로서 기계와 유사한 기능을 잃지 않으면서 감소된 설치 요구 사항을 인식해야 합니다. 경제적으로 더 짧은 작업과 더 가까운 허용 오차를 포함하도록 공장의 기능을 확장하는 것은 오늘날의 제조 환경에서 의미가 있습니다.

단일 스핀들, 단일 포인트 터닝, 다중 스핀들로의 전환 및 금형 툴링을 사용하는 공장의 경우 가공 기술의 상당한 변화를 나타냅니다. "부품 처리 방법을 변경하는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다."라고 Mr. Firm은 말합니다. "단일 포인트 툴보다 폼 툴링 비용을 고려해야 합니다. 이는 학습해야 하는 공작물을 회전하는 다른 방법입니다."

그러나 상당한 생산량 증가가 실현되는 동안 품질 요구 사항을 유지할 수 있다면 변경할 가치가 있습니다. 시스템당 처리량이 더 많다는 것은 각 시스템에 더 많은 작업을 할당할 수 있다는 것을 의미합니다.

따라서 중형에서 대량으로 정밀 부품의 혼합을 많이 선삭하는 것이 귀하의 비즈니스인 경우 이전에 CNC 다중 스핀들 기계를 고려하지 않은 상점은 이 새로운 공작 기계가 단일 포인트 터닝 센터 또는 자동의 대안.