차원이 다른 머시닝 센터

금속 가공 제조에 종사하는 사람이라면 누구나 잘 알고 있듯이 전 세계의 기계 공장에서 전용 가공 기술과 유연한 가공 기술 간의 싸움이 계속되고 있습니다. 금속 가공 제조로의 혼합 및 소량의 유입은 의심할 여지가 없으며 아마도 막을 수 없을 것입니다. 가공 작업의 모든 측면에 스며드는 것 같습니다.

이러한 일반적인 용어(다량 혼합, 소량)는 상대적입니다. 예를 들어 금형 공장에서는 5개의 많은 수량을 "대량"으로 간주할 수 있습니다. Tier 2 공급업체에서 대량은 500,000개 이상으로 간주될 수 있습니다. 그리고 상대적으로 말하자면, 500,000개 부품을 보유한 Tier-2 공급업체는 지난 수십 년의 전체 제조 추세를 기반으로 이전 1,000,000개에서 생산을 조정했을 수 있습니다. 오늘날에는 동일한 "대량"이 5,000개 이상일 수 있습니다. 상대적입니다.

오늘날의 제조 요구 사항의 현실을 반영하도록 생산을 최적화할 수 있는 자본 장비를 찾는 과정에서 선택할 수 있는 공작 기계 구성이 많이 있습니다. 여기에서 소개하는 디자인 중 하나입니다. 멀티센터라고 하며 다양한 혼합의 유연한 생산과 대량의 전용 가공 기능 사이의 일종의 다리 역할을 하도록 개발되었습니다.

모핑 로타리 전송

Multicenter 뒤에 있는 개념에 대해 자세히 알아보기 위해 이탈리아 Brescia에 있는 Porta Solutions의 2세대 소유자인 Maurizio Porta와 이야기를 나눴습니다. 북미 본사는 코네티컷 주 뉴잉턴에 있습니다. 그의 아버지인 Oscar가 1958년에 설립한 Mr. Porta의 회사는 다양한 애플리케이션을 위한 특수 공작 기계를 만들기 시작했으며 전용 생산 요구 사항과 유연한 생산 요구 사항의 변화를 목격했습니다.

"원래 우리는 회전식 이송 공작 기계를 제조했습니다."라고 Porta 씨는 말합니다. “이 기계들은 기계가 부품을 제조하기 위해 만들어진 시대를 반영했습니다. 그 부분이 왕이었고, 생산을 최적화하도록 설계된 전용 도구를 만드는 것이 게임의 이름이었습니다.”

전통적으로 회전식 이송 기술에서는 작업장에서 일자리를 얻은 다음 해당 부품을 중심으로 생산 시스템을 설계했습니다. 일부 작업은 수년간 거의 변경되지 않고 실행될 수 있습니다. 제품 수명 주기가 단축됨에 따라 전용 생산 기계는 많은 응용 분야에서 비용 정당성이 떨어지게 되었습니다. 그 이유는 주로 새 작업을 위해 기계를 다시 사용하는 것이 어렵고 비용이 많이 들며 일반적으로 노력할 가치가 없기 때문입니다.

2005년에 Porta는 Multicenter 형태의 유연한 기계가 아닌 전용 기계에 대한 솔루션을 도입했습니다. 특정 부품을 중심으로 설계된 전용 머시닝 기술을 부품 믹스가 변경될 때 쉽게 다시 사용할 수 있는 머시닝 센터 플랫폼과 연결하는 것이 목표였습니다.

4 스테이션 회전 목마를 중심으로 하는 이 기계는 가장 인기 있는 구성으로 3개의 수평 머시닝 센터 모듈을 갖추고 있습니다. 작업대의 네 번째 스테이션은 유인 또는 자동화가 가능한 적재/하역 스테이션입니다.

각 HMC 모듈은 각 스테이션에서 3축 또는 진정한 4축 가공이 가능합니다. 머시닝 센터 모듈은 점진적으로 작동하지만 독립적으로 제어됩니다. 기계가 하나의 부품, 여러 작업에서 하나의 부품 또는 동시에 여러 개의 서로 다른 부품을 생산합니다. 로드/언로드 스테이션으로 돌아가기 전에 4개의 다른 부품 모두 3개의 스핀들 모두에 의해 작업됩니다.

3개의 스핀들을 사용하여 필요에 따라 가공 작업을 변경할 수 있어 기계의 유연성이 향상됩니다. 4 스테이션 팔레트 캐리어를 한 번 회전하면 전체 부품, 4개의 완전한 부품 또는 4개의 변형을 생성할 수 있습니다. 그러나 Mr. Porta는 대부분의 응용 프로그램이 점진적 가공 순서를 사용한다고 말합니다.

Porta 씨는 고객이 Multicenter의 한 주기에서 3개의 서로 다른 부품을 생산한 한 애플리케이션에 대해 이야기합니다. "이러한 부품은 조립품으로 들어가므로 기계의 각 주기는 완전한 부품 세트를 생산합니다."라고 Porta는 말합니다. “가공 후 부품을 조립하여 고객에게 배송했습니다. 매우 효율적인 애플리케이션이었습니다.”

HMC와 비교한 멀티센터

HMC는 혼합 및 소량 작업을 처리하는 상점에 대한 투자가 증가하기 시작했습니다. 그들은 고유한 유연성을 가지고 있으며 공작 기계 안팎으로 작업을 운반하기 위해 팔레트 셔틀 시스템을 사용하여 자동화에 쉽게 적응합니다. 또한 수평 설계의 절삭 공구 용량은 최대 경쟁업체인 VMC보다 우수합니다.

Production Machining에서 실시한 설문조사 의 사내 시장 조사 사업인 Gardner Intelligence는 HMC 구매 예측에서 상당한 상승세를 보여줍니다. 2017년 수치보다 85% 증가했습니다.

그러나 Porta 씨는 볼륨과 공작물 복잡성이 둘 이상의 HMC를 요구하는 경우 Multicenter가 틈새 시장을 찾는다는 점을 지적합니다. "특수용 기계의 높은 생산량과 HMC의 유연성을 갖춘 낮은 생산량 사이의 다리 역할을 합니다."라고 그는 말합니다. "멀티센터는 이 두 종류의 기계 사이에 있으며 특수 장비가 아닌 표준 공작 기계이므로 리드 타임이 훨씬 단축됩니다."

이 기계는 10인치 작업 큐브용으로 설계되었지만 설계는 더 큰 부품으로 확장할 수 있습니다. 3개의 머시닝 센터 각각에는 12개의 공구 용량이 표준으로 제공되는 자체 공구 교환기가 있습니다. 필요한 경우 각각 최대 40개의 도구로 더 많은 도구를 사용할 수 있습니다. 각 기계 스핀들의 공구 팁에는 3개의 축이 있고 각 작업 테이블에는 네 번째 로터리 축이 있습니다. 모든 축은 기계의 FANUC 또는 Siemens CNC에 의해 제어됩니다.

작은 설치 공간, 더 적은 전력

Multicenter의 설계 이점은 생산 수치를 달성하기 위해 3~4개의 HMC가 필요한 해당 기계의 일반 고객이 단일 플랫폼에서 HMC를 얻을 수 있다는 것입니다. 기계를 작동하는 것이 더 쉽고 전력을 덜 사용하며 바닥 공간을 덜 차지합니다.

관련된 적재 및 하역 영역과 함께 HMC의 바닥 공간 요구 사항은 중요하지 않습니다. "이제 바닥 공간을 3으로 늘리면 상황이 상당히 커집니다."라고 Porta는 말합니다. “Multicenter는 기본적으로 단일 플랫폼에 3개의 HMC가 있기 때문에 87제곱미터만 차지합니다. 수반되는 자동화가 포함된 3개의 일반적인 HMC가 240제곱미터를 차지할 것으로 계산합니다."

Porta 씨에 따르면 Multicenter는 3개의 독립형 수평 머시닝 센터와 비교할 때 50% 적은 에너지를 소비합니다. 그는 Multicenter의 경우 51kWh, 3개의 머시닝 센터의 경우 120kWh(동일한 생산량)의 소비 수치를 인용합니다.

이러한 비율은 여분의 액세서리를 줄임으로써 정당화될 수 있다고 그는 말합니다. 예를 들어, 머시닝 센터는 3개의 자동화 시스템, 3개의 칩 컨베이어 및 3개의 팔레트 교환기를 구동합니다. 또한 3대 1 플랫폼과 관련된 유지 관리가 더 많습니다.

2명의 대상 고객

Porta 씨에 따르면 Multicenter에는 두 명의 대상 고객이 있습니다. 회사가 대량 생산을 기반으로 했기 때문에 Multicenter는 대량 생산 센터로 설계되었습니다.

Porta 씨는 "일부 고객은 Multicenter를 특수 기계와 같은 단일 부품에만 사용합니다. “이러한 공장에서는 경우에 따라 연간 700,000-1,000,000개 부품 범위의 자동차 부품을 생산하고 있습니다. 하나의 플랫폼에 있는 3개의 머시닝 센터의 고유한 장점인 더 적은 설치 공간, 더 적은 에너지 및 더 적은 노동력으로 인한 비용 절감은 여전히 ​​이러한 응용 분야에 적용됩니다."

Multicenter가 특별한 기계 조상과 다른 점은 적은 양의 응용 프로그램에서 비용 경쟁력이 있다는 것입니다. Porta 씨는 "일부 고객은 Multicenter를 사용하여 대량 생산 주문이 아니라 혼합 비율이 높은 생산 주문을 이행합니다."라고 말합니다.

이 두 번째 대상 그룹의 경우 일반적으로 500~5,000개의 배치가 있습니다. 이러한 상점은 일반적으로 재고를 위한 부품을 만드는 것이 아니라 "즉석" 주문을 이행합니다.

이러한 작업장에서는 주문이 들어오는 대로 응답하기 위해 Multicenter의 용량을 사용하는 경향이 있습니다. 이러한 작업장에 있는 기계는 전용 생산이 아닌 유연한 생산을 위한 도구입니다.

퀵 체인지 워크홀딩

Multicenter의 구조는 HMC와 상당히 다릅니다. 기계 베이스는 Mr. Porta가 닫힌 상자 구조로 설명하는 용접물입니다. 상자 내부에는 4 스테이션 회전 테이블이 가공 팔레트를 운반합니다. 상자에는 자체 선형 가이드웨이 세트가 있는 각 벽에 머시닝 센터 모듈이 있는 3개의 벽이 있습니다. 네 번째 벽은 로드/언로드 스테이션이 작업 영역에 접근할 수 있도록 열려 있습니다.

Multicenter를 개발할 때 Porta는 워크홀딩 시스템을 유연하게 설계했습니다. 기계의 3개 팔레트 각각에 장착된 수신기는 위치에 대해 인덱싱되거나 팔레트에 의해 B 축의 윤곽을 위해 연속적으로 인덱싱될 수 있습니다. 수신기는 표준화되어 팔레트에 그대로 유지됩니다.

특정 공작물용 클램프는 수신기에 장착되고 CNC 아래에서 열리거나 닫히고 유압 장치는 제어 장치에 의해 지속적으로 모니터링됩니다. 리시버의 클램프만 교체하면 전환이 가능합니다. 그 결과 30초의 전환 시간이 발생합니다.

공작물의 다섯 번째 면에 접근하기 위해 고정 장치는 부품의 해당 면을 스핀들에 노출시키기 위해 90도 인덱싱하도록 설계되었습니다. 이 작업은 일반적으로 3번 스핀들에서 수행되지만 필요한 경우 모든 스핀들에서 수행할 수 있습니다. 부품을 마무리하기 위해 단일 지점 선삭이 필요한 경우 고정 장치는 U축 옵션도 사용할 수 있습니다.

프로그램 실행

3축 Multicenter의 프로그래밍은 비교적 간단합니다. 각 머시닝 센터 모듈에는 FANUC 또는 Siemens 제어에 자체 페이지가 있으므로 프로그래밍은 기본적으로 한 번에 B 축이 있는 하나의 3축 기계입니다. 프로그래밍은 스핀들 1에서 2, 3으로 진행됩니다.

세 개의 별도 프로그램이 동시에 실행되는 효과적인 경우에도 별도의 동기화 제어가 필요하지 않습니다. Porta가 사용하는 두 CNC 브랜드는 컨트롤의 백그라운드에서 프로그램의 동기화를 작동합니다.

기계에는 3개의 스핀들이 있고 일반적으로 순차적 작업을 실행하기 때문에 데드 타임을 제거하기 위한 균형 주기 시간이 중요합니다. Porta는 Microsoft와 함께 Energy Characterization이라는 소프트웨어 패키지를 개발했습니다.

소프트웨어는 스핀들 모터에서 소비 전력을 판독하여 더 가벼운 절단을 위한 전력을 효과적으로 줄이고 회생 제동을 통해 더 많은 전력을 사용하는 스핀들에 전달합니다. 최종 결과는 최적화된 전력 소비입니다.

Porta는 Industry 4.0 연결 기능과 호환됩니다. 일부 개발 프로그램은 비교적 발전되어 있습니다. 생산이 1,000,000개 부품이든 500개 부품이든 사용 가능한 정보는 모든 제조업체에 가치가 있습니다. 데이터는 금속 가공 제조의 통화로 칩을 결합하고 있습니다.