대형 부품 가공 테스트 수평 공작 기계 기능

최대 효율성으로 처리를 처리하는 다목적 플랫폼

HMC(수평 머시닝 센터)는 다용도의 4축 및 점점 더 많이 사용되고 있는 5축 기계 플랫폼으로 부품 취급을 최소화하여 다면형 대형 부품의 처리를 극대화합니다. 항공 우주, 자동차, 발전 및 일반 엔지니어링과 같은 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.

거의 보편적인 생산 능력을 갖춘 HMC는 제조업체에게 다양한 선택권을 제공하여 석유 및 가스와 같은 한 산업의 주기적 썰물과 흐름에 덜 민감하게 만듭니다. HMC는 쉽게 자동화됩니다. 일반적으로 툼스톤 장착 부품용 트윈 팔레트, 단일 공작물이 장착되거나 6개 이상의 팔레트 풀로 자동화할 수 있습니다. 무인 소등 생산의 경우 선형 유연 제조 시스템(스토커로 공급되고 레일 가이드, 오버헤드 갠트리 로봇 또는 받침대 장착 6축 로봇으로 관리됨)을 사용할 수 있습니다. 단일 대형 공작물은 엔진 블록에서 유전 드릴 비트, 펌프 하우징 및 매니폴드, 삭제 표시에 장착된 구성 요소 제품군에 이르기까지 다양합니다.

매칭 머신, 대형 부품

일리노이주 휠링에 있는 Kitamura USA Inc.의 영업 보조 매니저인 Sal Swierczek에 따르면 대형 부품을 가공할 때 기계의 강성과 기본 구조는 공정 효율성, 정확성 및 일관성에 매우 중요합니다.

"Kitamura의 HXiG 시리즈 HMC는 8,000 rpm 또는 12,000 rpm의 4단계 기어 구동 스핀들로 250~1250mm 테이블 크기로 다양하며, 이 스핀들은 이국적인 재료 절단을 위해 430~900ft-lb의 토크를 제공합니다."라고 그는 말했습니다. “이 HMC는 우수한 결합, 정확성 및 장기적인 신뢰성을 위해 4 µm 미만의 표면 마감 처리를 위한 Kitamura의 특허 프로세스에 따라 자체 유도 경화 및 연마된 박스웨이의 오일 냉각식 이중 볼스크류를 특징으로 합니다. 수작업 기술의 장인 정신으로 ±0.002mm 전체 스트로크 및 ±0.001mm 반복성의 일관된 정확도가 가능합니다."

물론 첫 번째 고려 사항은 Swierczek에 따르면 테이블에 한 부품을 로드하든 처리량을 높이기 위해 여러 부품을 로드하든 상관없이 공작물이 기계의 작업 범위에 맞는다는 것입니다. "주요 기계 선택 기준에는 기계 용량(전체 기계 크기 포함), 스핀들 출력, 강성, 도구 수, 매거진 크기 선택, 도구 테이퍼 및 크기가 포함됩니다."라고 그는 말했습니다. "Kitamura 수평형 기계에는 현장에서 팔레트 풀이 있는 팔레트 수를 늘릴 수 있는 옵션이 있는 표준 2 스테이션 APC[자동 팔레트 교환기]가 있습니다."

Swierczek은 "자동화 기능은 오늘날 작업장이 직면한 문제 중 하나에 대한 답을 제공합니다. 바로 이것이 소등 가공을 처리할 수 있는 숙련된 작업자와 인력을 찾는 데 어려움이 있다는 점입니다."라고 덧붙였습니다.

수평형 머시닝 센터는 부품 처리에 매우 필요한 유연성을 제공합니다. "3축 머시닝 센터에 비해 완전한 4축 머시닝 센터는 부품 처리를 최소화하여 부품을 6번에서 2번으로 뒤집는 횟수를 줄입니다."라고 Swierczek은 말했습니다. "머시닝 센터의 네 번째 축을 사용하여 작업자는 전면과 측면에서 부품에 접근한 다음 최종 처리를 위해 위치를 변경할 수 있습니다."

또한 Kitamura HMC는 매장의 비즈니스가 성장함에 따라 전체 5축 가공으로 확장할 수 있습니다. Kitamura는 FANUC 프로그래밍과 호환되는 자체 Arumatik-Mi, 아이콘 기반 CNC 제어를 제공합니다. Arumatik-Mi 제어는 가공 중 라이브 스핀들 부하를 모니터링하여 공구 마모를 감지하고 절삭 이송 속도를 자동으로 제어합니다. 절삭 조건의 변화에 ​​적응하여 공구 수명을 극대화하고 사이클 타임을 획기적으로 단축합니다. 추가 이점으로는 비절단 시간 단축, 기계 충돌 및/또는 인적 오류 방지가 있습니다.

대형 부품용 기계

대형 부품 가공을 위해 매사추세츠주 서드베리에 있는 Methods Machine Tools Inc.는 Niigata와 KIWA Japan의 두 가지 수평 머시닝 센터 라인을 제공합니다. 운영 담당 부사장인 Dale Hedberg는 “KIWA Japan 라인은 일반적으로 작업장과 Tier 1 및 Tier 2 자동차 공장을 위한 고속, 고신뢰성 가공으로 유명합니다. "Niigata 제품 라인은 저주파 가공 및 중금속 제거율이 필요한 중절삭 작업을 위해 설계되었습니다."

니가타 제품 라인에는 5축 HN50E-5X 및 HN63E-5X, 4축 HN50 ~ HN1600, HN800 ~ HN1600-BAR, HN800 및 HN1000-FC 페이싱 및 컨투어링 기계가 포함됩니다. 기계 플랫폼은 테이블 크기가 500mm에서 1,600mm입니다. 스핀들 테이퍼 크기는 CAT-50 BIG Plus, HSK100A이며 스핀들 옵션은 6,000, 8,000, 12,000 및 15,000rpm입니다.

Hedberg는 "현재 업계는 수평형 머시닝 센터의 5축 플랫폼을 지향하고 있으며 Niigata는 500mm와 630mm 크기로 제공하고 있습니다."라고 말했습니다. “항공우주 및 에너지 산업에서 Niigata는 기계의 자연적인 감쇠 특성을 활용하는 저주파 가공 응용 분야에 중점을 둡니다. 더 나은 공구 수명과 스핀들 수명을 위해 티타늄과 인코넬을 고토크 가공할 때 저주파 가공이 인기를 끌고 있습니다.”라고 그는 설명했습니다.

절삭력의 진동을 완화하는 능력은 기계의 주물과 결합 표면 마감을 위해 손으로 긁어낸 금속 대 금속 접촉 표면에 자연스럽게 내재되어 있습니다. Hedberg에 따르면 에너지 및 발전 분야의 일반적인 응용 분야에는 플랜지, 프래킹 헤드 및 블리스크가 포함됩니다.

HMC를 사용한 대형 부품 가공에서 각 축의 이동 직경 정확도와 강성은 정밀도와 반복성을 달성하는 데 특히 중요합니다. Hedberg는 다음과 같이 말했습니다. "5축 가공의 장점은 창형 고정 장치나 특별한 클램핑 방법이 필요할 수 있는 고유한 부품을 가공하지 않는 한 정교한 고정 장치나 맞춤형 워크홀딩이 필요하지 않다는 것입니다."

애플리케이션 중심의 HMC

Robb Hudson 사장에 따르면 뉴저지주 Franklin Lakes에 있는 Mitsui Seiki USA Inc.는 특히 대형 부품 가공 응용 분야에서 가장 많이 찾는 현재 모델에 대한 새로운 수평 머시닝 센터 개발에 대한 고객의 요구를 고려합니다. “오늘날 대형 부품에 대한 수요는 제트 엔진 부품 제품군과 구조 구성 요소 모두에서 현재 큰 동인인 항공우주 분야에서 확실히 발생하고 있습니다. 다른 목표 시장에는 금형 및 금형, 우주 및 방위 산업, 산업용 가스 터빈 부문이 포함됩니다.”라고 그는 말했습니다.

"1,000~10,000파운드[453~4,535kg]의 중량을 수용할 수 있는 1m 이상의 팔레트와 컴패니언 테이블 구성을 특징으로 하는 수평형 머시닝 센터는 우리의 대형 부품 기계로 간주됩니다. 이 크기 범위의 우리 기계는 모두 개발을 주도한 고객으로부터 비롯되었다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 우리는 기계를 만들고 시장을 찾는 것이 아닙니다. 이들은 모두 특정 애플리케이션에 대한 고객의 요구 사항에서 파생되었습니다.”

대형 부품 제조를 고려하기 위해 Mitsui Seiki 기계는 모두 동일한 주요 기술 기능을 공유합니다. Hudson은 다음과 같이 말했습니다. “제 생각에는 많은 양의 재료 제거가 필요한 큰 부품과 단순히 어색하고 더 가벼운 절단이 필요한 부품의 두 가지 범주가 있습니다. Mitsui Seiki는 거친 재료의 중절삭이 필요한 대형 부품 부문에서 작동합니다. 따라서 우리 기계에는 많은 질량, 강성, 대형 상자 가이드웨이, 충분한 추력을 위한 대구경 볼 나사, 강력한 축 토크 및 작업 영역에서 부품을 이동하고 필요한 절삭력을 수용하는 특수 서보 모터가 있습니다.”

Hudson에 따르면 애플리케이션에 적절한 성능을 제공하려면 이러한 모든 기능과 제어 및 구성 정밀도가 필요합니다. 그는 고정 장치가 대형 부품 제조에서 중요한 요소이며, 고정 장치가 잡고 있는 공작물만큼 무겁고 무겁다고 덧붙였습니다.

더 쉬워진 자동화

캘리포니아 카슨에 소재한 YCM Technology(USA) Inc.의 지역 영업 관리자인 Mel Gay에 따르면 모든 유형의 기계로 자동화를 설정하는 것은 복잡하지만 HMC는 생산량이 많기 때문에 자동화가 더 쉬워 보입니다.

그는 "투자한 돈을 회수하는 속도는 항상 현대차 구매의 주요 관심사"라고 말했다. “인기 있는 크기는 500/630mm로 소규모 작업장에서는 최소 60-120개의 도구 용량을, 주요 공장에서는 240개 이상의 도구를 사용할 수 있습니다. 더 큰 툴링 기능은 특히 다중 팔레트 셀 구성에서 최소 설정 시간으로 더 복잡한 작업을 허용합니다.”

IMTS에서 YCM은 많은 부품을 생산하는 자동차와 같은 산업을 대상으로 NH500A 6 APC를 전시했습니다. NH500A에는 30hp, 20,000rpm 스핀들과 500 x 500mm 팔레트가 있습니다.

"생산성은 리브 구조로 된 매우 견고한 T 기반 기초에서 시작됩니다."라고 Gay는 말했습니다. “YCM은 이 기초와 일체형 주축 주축대 및 이중벽 기둥 설계를 결합합니다. 다이렉트 드라이브 스핀들은 정밀 세라믹 볼 베어링을 사용하여 더 높은 절삭 다이내믹과 더 높은 스핀들 속도를 가능하게 합니다."

Gay에 따르면 모든 축의 고정밀 롤러 유형 가이드웨이는 2,362ipm(60m/min)의 빠른 속도와 최대 1,575ipm(40m/min)의 절삭 이송 속도를 허용합니다. 정밀 팔레트 인덱싱 시스템은 단일 구성 요소 또는 부품 제품군의 높은 처리량을 위해 6개 팔레트 APC를 수용합니다.

"이러한 모든 기능을 통해 최신 절삭 공구 기술을 활용하여 부품 처리를 개선하고 총 소유 비용을 절감할 수 있습니다."라고 그는 말했습니다.

미국에서 제작된 대형 부품 HMC

DMG Mori, Hoffman Estates, Illinois는 캘리포니아 데이비스 공장에서 수평 머시닝 센터의 네 가지 모델을 제조합니다. NHX 4000 및 NHX 5000은 400 및 500mm 팔레트가 있는 3세대 40테이퍼 기계입니다. NHX 5500 및 NHX 6300은 500 및 630mm 팔레트가 있는 2세대 50테이퍼 기계입니다.

개발 및 제품 관리 담당 수석 부사장인 John McDonald는 "저희 수평 제품은 에너지, 항공우주, 산업 장비 및 계약 제조 산업에 종사하는 고객의 중절삭 및 고정밀 요구 사항을 모두 충족하도록 설계되었습니다."라고 말했습니다.

일반적인 공작물에는 에너지 산업을 위한 대형 밸브 및 터빈 부품이 포함됩니다. 산업 장비의 엔진, 차동 및 변속기 하우징; 및 항공 우주의 구조적 구성 요소. 재료는 티타늄 또는 스테인리스강에서 주철 또는 알루미늄에 이르기까지 다양하며 모두 용도에 따라 다릅니다.

맥도날드는 “우리 고객은 고혼합 생산을 위한 팔레트 풀 시스템을 활용하거나 수평 머시닝 센터에서 표준으로 제공되는 통합된 테이블 관통 고정 장치 유압을 사용하는 전용 로봇 로딩을 통해 자동화를 통해 높은 생산성을 달성하고 있습니다.”라고 말했습니다. “대형 부품 가공과 중절삭은 최적화된 기계 구조에 달려 있습니다. 당사의 모든 수평 기계는 견고한 3점 지지 주철 베드 구조, powerMASTER 스핀들(50 테이퍼 기계) 및 롤러 선형 가이드를 포함하여 완전히 유한 요소 최적화 구조를 가지고 있습니다. 리니어 스케일은 당사의 모든 기계에 표준으로 적용되어 고객이 기계의 긴 수명 동안 최고의 정확도를 유지할 수 있도록 합니다."

표준 50-테이퍼 powerMASTER 스핀들은 12,000rpm이고 16,000rpm 고속 버전은 옵션입니다. NHX 6300에는 또한 이색 재료 및 중주철과 같은 난삭재 금속의 중절삭에 사용할 수 있는 8,000rpm, 고토크 스핀들이 옵션으로 제공됩니다.

DMG Mori의 CELOS 제어 인터페이스는 공정 최적화를 위한 다양한 애플리케이션을 제공합니다. 인더스트리 4.0 이니셔티브에 따라 CELOS 제어 인터페이스는 아이디어에서 완제품에 이르기까지 부품 처리의 모든 단계를 단순화하고 가속화합니다.

DMG Mori에 따르면 CELOS 앱은 작업, 프로세스 및 기계 데이터의 일관된 관리, 문서화 및 시각화를 가능하게 할 뿐만 아니라 작업장과 상위 수준의 회사 구조를 연결하여 일관된 디지털화 및 종이 없는 생산의 기반을 만듭니다. 이 기능은 CELOS PC 버전이 설치된 사무실 컴퓨터에서도 사용할 수 있습니다.

"또한 우리는 고객이 복잡한 가공 프로세스를 쉽게 실현할 수 있도록 하는 기술 주기를 제공합니다."라고 맥도날드는 말했습니다. “예를 들어, MVC(Machine Vibration Control)를 통해 작업자는 무거운 가공 중에 안정적인 절단 피드와 속도를 찾을 수 있습니다. 반면 MPC(기계 보호 제어)는 스핀들 진동 모니터링, 공구 부하 모니터링 및 충돌 감지를 제공하여 손상을 방지하거나 줄입니다. 이러한 데이터를 수집하고 분석함으로써 CELOS 제어 인터페이스는
상점이 생산성을 극대화하고, 더 높은 정확도를 달성하며, 스핀들을 하루에 더 많은 시간 동안 작동하도록 돕습니다.”라고 McDonald는 말했습니다.

건설 능력

노스캐롤라이나주 샬럿에 있는 Okuma America Corp.의 머시닝 센터 제품 전문가인 Errol Burrell에 따르면 MA-600HII와 같은 Okuma의 수평형 머시닝 센터는 자동차, 금형, 에너지 및 항공우주 산업에서 인기 있는 선택입니다.

"일관된 열 안정성으로 인해 대형 부품 가공에 정확성과 안정성을 제공합니다."라고 그는 말했습니다. "기계는 열 프로파일에 대해 테스트되고 가능한 열 변형에 대한 데이터는 Okuma의 TAS(열 축 안정 장치) 소프트웨어를 통해 필요한 보정을 위해 실시간으로 제어 장치에 피드백됩니다."

MA-600HII는 6,000rpm 스핀들과 표준 40개 매거진이 있는 50개 테이퍼 기계로 60개 및 최대 285개 또는 400개 공구로 업그레이드할 수 있으므로 작업장 또는 생산 제조에 이상적입니다. . MB-8000H는 800mm 테이블이 있는 거의 동일한 플랫폼이며, 다음 크기는 기둥이 아닌 박스-인-박스 디자인의 MB-10000H입니다.

Burrell은 Okuma 기계는 각 결합 표면을 손으로 긁어내어 더 오랜 기간 동안 정확성과 생산성을 향상시켜 비용을 절감하고 수익성을 극대화한다고 말했습니다.

펌프 하우징과 같은 일반적인 유전 구성 요소는 Okuma의 고유한 Turn-Cut 기능을 활용합니다. Burrell은 “펌프 하우징의 경우 당사의 Turn-Cut 기능을 통해 Okuma 수평 머시닝 센터에서 플랜지를 켤 수 있습니다. Turn-Cut은 Okuma HMC에서 사용할 수 있는 프로그래밍 옵션으로 기계가 원형 및/또는 각 형상을 포함하는 보어와 직경을 생성할 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 표준 CNC 가공 기능이 수행되는 동일한 플랫폼에서 크고 불균형한 부품의 기능을 켤 수 있습니다. Turn-Cut을 사용하면 특수 목적의 기계, 도구, 고정 장치 또는 추가 구성 요소를 구입할 필요가 없습니다.

Turn-Cut은 기계의 성능이나 수명에 영향을 미치지 않습니다. 강력한 밀링이 필요할 때 Okuma에 따르면 Turn-Cut이 장착된 Okuma HMC는 여전히 그 어느 때보다 뛰어난 성능을 제공합니다. 가장 중요한 것은 Turn-Cut을 사용하면 선삭 작업에 보조 기계를 사용할 필요 없이 작업을 처리할 수 있다는 것입니다. 밸브, 파이프 또는 매니폴드 유형 부품과 같은 부품은 Turn-Cut에 이상적인 후보입니다.

IMTS에서 Okuma는 타워 팔레트 자동화 수직 팔레트 시스템을 선보였습니다. 20 x 20″(500 x 500 mm) 팔레트 12개를 보유하고 있으며, 각 팔레트는 2개 레벨에서 최대 적재 용량이 1,100lb(500kg)입니다. 통합 APC 시스템은 소등 작동을 위한 서보 모터 구동 회전 시스템으로 빠른 로드/언로드 시간을 제공합니다.

완전한 네 번째 축, 자동화

켄터키주 플로렌스에 소재한 Mazak Corp.는 대형 브리지 스타일 수직 머시닝 센터, 터닝이 있는 5축 수직 머신(INTEGREX) 및 VARIAXIS 5축 트러니언 스타일 머신 외에도 HMC 전체 라인을 제공합니다. 전문가 Jared Leick.

"50 테이퍼 스핀들을 사용한 대형 부품 가공은 1,250~1,600mm 테이블이 있는 당사의 Quill 시리즈 HMC와 630mm 테이블이 있는 HCN-6800을 포함하여 800~1,600mm 테이블/팔레트가 있는 기계에서 수행됩니다. 자동차 및 에너지 부품용 대형 엔진 블록"

50-테이퍼 라인에는 티타늄, 스테인리스강의 더 높은 토크 가공을 위해 10,000rpm 표준 및 옵션인 8,000rpm 및 6,000rpm 50hp 스핀들이 있는 시리즈의 3가지 추가 모델(HCN-8800, HCN-10800 및 HCN-12800)이 포함됩니다. 및 기타 이국적인 금속. 항공우주 및 반도체 산업을 위한 대형 알루미늄 구조 부품의 가공을 위해 16,000rpm 스핀들을 사용할 수 있다고 Leick은 말했습니다.

마작은 전체 4축 HMC를 제공하며 이는 회사가 판매하는 전체 HMC의 약 60%를 차지한다고 그는 말했다. 표준 위치 지정이 0.0001o인 4축 HMC를 사용하면 복합 각도 드릴링, 90o 인덱싱 및 역회전을 위해 2면 또는 4면 고정구를 회전할 수 있습니다. 전체 4축 작동으로 윤곽을 그릴 수 있고 사이클 시간을 줄이는 데 사용할 수 있으므로 특히 복잡한 부품의 경우 처리가 더 쉬워집니다.

사용 가능한 자동화에는 FMS 구성으로 많은 기계를 수용할 수 있는 Mazak의 PalLETECH 시스템과 레일 가이드 로봇과 400 및 500mm 기계를 위한 Mazak의 새로운 MPP(Multi-Pallet Pool) 단일 기계 자동화 시스템이 있습니다. "레이저 마킹, 세척 및 디버링을 위해 부품을 여러 스테이션에 배치하는 레일에 6축 FANUC 로봇을 사용하여 HMC를 자동화했습니다."라고 Leick이 말했습니다.

Mazak HCN-5000 HMC는 이제 컴팩트한 공간에 기본적인 자동화 솔루션인 회사의 MPP 시스템과 함께 사용할 수 있습니다. Leick에 따르면 기존의 선형 수평 팔레트 스토커를 수용하는 데 필요한 바닥 공간이 부족한 매장은 이제 연속 생산을 위해 자동화할 수 있습니다.

MPP는 최대 30% 더 적은 공간을 차지하면서 더 큰 Mazak PalLETECH 시스템의 편리함을 제공합니다. 각 축의 서보 모터와 각 팔레트를 스토커의 중심에서 동일한 거리에 유지하는 2단계 팔레트 배열은 빠르고 안정적인 로딩/언로딩을 보장한다고 그는 말했습니다.

생산 요구 사항이 증가함에 따라 확장하도록 설계된 제조업체는 시스템의 표준 10개 팔레트 스토커를 재구성하여 생산량을 늘리기 위해 16개 팔레트를 수용할 수 있습니다. HCN-5000의 크고 무거운 부품 작업을 염두에 두고 Mazak은 이 최신 MPP를 부품 크기 용량 측면에서 가장 큰 버전으로 만들었습니다. 이 시스템에는 최대 직경 800mm, 높이 1,000mm의 공작물을 수용할 수 있는 500제곱mm 팔레트가 있습니다.