다중 스핀들에서 CNC를 한 단계 업그레이드

CNC 기술 멀티 스핀들 기계 가공의 본질을 근본적으로 바꾸어 놓았습니다. 각 인덱싱 스테이션에서 툴 캐리어와 툴 슬라이드의 움직임은 기계식 캠 시스템이 아닌 프로그래밍된 명령에 따라 CNC 서보 모터에 의해 제어됩니다. 각 스테이션에서 밀링, 드릴링, 태핑 및 호빙과 같은 다양한 비선삭 작업을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 이러한 기계에 대한 모든 선삭 작업을 수행할 수 있습니다. CNC 멀티 스핀들에서 한 번의 패스로 다양한 부품을 완성할 수 있습니다. 또한 새로운 캠 세트를 생성 및 설치하여 공구 동작을 변경하는 대신 다시 프로그래밍할 수 있으므로 설정 및 전환이 크게 간소화됩니다.

ZPS America LLC(Indianapolis, Indiana)의 Mori-Say 멀티 스핀들의 TMZ 라인에 대한 혁신적인 개발은 이러한 유형의 공작 기계에서 CNC를 새로운 차원으로 끌어올릴 것을 약속합니다. 이러한 개발 중 하나는 각 스핀들의 C축 회전 속도를 독립적으로 프로그래밍할 수 있는 새로운 드라이브 시스템입니다. 이 기능을 통해 사용자는 특정 가공 작업에 대해 스핀들 속도를 최적화할 수 있습니다. 이는 CNC 작업을 보다 유연하고 효율적으로 만드는 동시에 설정 및 전환을 더욱 단순화합니다. 더 중요한 것은 개발자들은 이제 다중 스핀들에서 새로운 종류의 부품을 효율적이고 경제적으로 생산할 수 있다고 말합니다. 범위에는 턴/밀 기계 또는 다중 기계 생산 셀에서 종종 생산되는 부품이 포함됩니다. 다양한 고정밀 선삭 및 비선삭 단계가 필요한 복잡한 부품을 한 번의 패스로 완료할 수 있으며 이러한 경제적인 작업을 달성하기 위해 대량 작업이 필요하지 않습니다.

이 새로운 세대의 멀티 스핀들은 두 가지 고유한 모델로 구성됩니다. 6스핀들 버전인 Mori-Say TMZ642는 지난 9월 시카고에서 열린 IMTS 2008에서 북미 시장에 소개됐다. 더 큰 부품과 더 무거운 절단을 위한 8개의 스핀들 버전인 Mori-Say TMZ867은 2009년 4월 오하이오주 콜럼버스에서 열리는 PMTS(Precision Machining Technology Show)에서 소개될 예정입니다. (이 기계에 대한 자세한 내용은 아래 상자를 참조하십시오. .)

새로운 추진력 개념

이 기계에 통합된 새로운 구동 시스템은 특이한 설계 개념을 따릅니다. ZPS America의 관리 파트너이자 사장인 Olaf Tessarzyk에 따르면 이 드라이브 시스템이 다른 다중 스핀들 설계와 차별화되는 요소입니다. 구동 시스템은 하나의 복합 구동축을 사용하여 회전 드럼의 모든 스핀들에 동력을 공급하지만 각 스핀들은 다른 속도로 작동하도록 설정할 수 있습니다. 사용 가능한 속도 범위는 2,000~6,000rpm입니다. 사용자는 각 스테이션에서 수행되는 작업에 가장 적합한 속도를 선택할 수 있으므로 기존의 다중 스핀들 설계에 따라 모든 스핀들에 단일 속도를 적용함으로써 발생하는 절삭 공구 성능, 표면 조도 또는 전체 사이클 시간의 타협을 피할 수 있습니다.

기계 뒤쪽에서 앞쪽으로 하나의 구동축만 배열된 상태에서 어떻게 여러 개의 스핀들이 다른 속도로 작동할 수 있습니까? 다른 동급 기계에서는 불가능합니다. 스핀들을 구동하는 "샤프트"는 실제로 오른쪽 그림과 같이 각 스핀들에 하나의 튜브인 신축 튜브의 어셈블리입니다.

튜브의 길이가 동일하지 않습니다. 가장 안쪽이 가장 길고 가장 바깥쪽이 가장 짧습니다. 기계의 모터 쪽에서 튜브 사이의 길이 차이는 다음 튜브를 방해하지 않고 각 구동 모터 세트의 풀리, 벨트 및 기어를 부착하기에 충분합니다. 따라서 각 튜브는 자체 구동 시스템에 연결될 수 있습니다. 드라이브 모터는 해당 스핀들이 수행되는 작업에 대해 CNC 프로그램에서 설정된 속도로 회전하도록 서보 구동됩니다. 튜브는 마찬가지로 기계의 절단면에서 길이가 "계단"으로 되어 있으며 각 튜브 끝에 있는 기어가 특정 스핀들에 회전 운동을 전달합니다. 튜브 어셈블리 내부의 베어링은 모든 튜브가 최소한의 마찰로 회전할 수 있도록 합니다.

기술적인 관점에서 이 드라이브 시스템은 몇 가지 이점이 있다고 합니다. 가장 중요한 것은 드라이브 모터 뱅크에서 생성된 열을 스핀들 드럼에서 멀리 유지하는 것입니다. 이것은 정교한 냉각 시스템 없이 열 안정성을 제공합니다. 또한 이 설계는 각 인덱싱 주기가 끝날 때 분리하거나 다시 연결해야 하는 복잡한 전원 공급 장치 접점을 요구하지 않고 스핀들이 항상 각각의 구동 모터에 연결된 상태를 유지하도록 합니다. 이는 드럼 내부의 구동축 주위에 전원 케이블이 감겨지는 것을 방지하기 위해 드럼이 홈 위치로 "풀릴" 필요가 없음을 의미합니다. 사실, 이 새 모델의 드럼은 어느 방향으로든 회전할 수 있습니다.

아님 익숙한 이름

대부분의 미국 공작 기계 사용자는 공작 기계 브랜드인 Mori-Say에 대해 잘 알지 못합니다. ZPS-America와 그 모회사인 TAJMAC Group도 생소할 가능성이 높습니다. TAJMAC(TIE-mack으로 발음)은 이탈리아 밀라노 근처에 본사를 둔 공작 기계 제작, 유통 및 소싱 회사의 다국적 그룹입니다. TAJMAC은 2차 세계 대전 이후 Amedeo Tajariol에 의해 결성되었습니다. 그의 아들 Andrea는 현재 본사에서 관리 팀을 이끌고 있습니다. Andrea Tajariol의 아들인 Michele은 체코에서 TAJMAC-ZPS 공장을 운영하고 있습니다.

ZPS("Precision Engineering Plants"로 번역되는 체코어 약어)는 TAJMAC 그룹의 주요 제조 공장입니다. 체코 중앙의 작은 도시 즐린에서 멀지 않은 곳에 위치하고 있습니다. 수년 동안 ZPS는 여러 유명 미국 및 일본 회사에서 자체 라벨링을 위한 다양한 유형의 공작 기계를 생산해 왔습니다. 따라서 ZPS는 생소할 수 있지만 많은 미국 고객은 다른 브랜드 이름으로 이러한 기계에 익숙할 것입니다.

ZPS는 1900년대 초반으로 거슬러 올라가는 공작 기계 제작의 역사를 가지고 있습니다. CNC 장비의 생산은 1980년대에 시작되었습니다. 철의 장막이 무너진 후 ZPS는 소유권이 여러 번 변경되었습니다. TAJMAC은 2000년에 회사를 인수했습니다.

ZPS 단지의 일부에는 유럽에서 가장 현대적인 주조 공장 중 하나가 포함되어 있습니다. 이 주조 공장은 다중 스핀들 기계와 기타 많은 ZPS 모델 및 수많은 외부 공작 기계 제조업체용 주물을 생산합니다. 특히 공작 기계 주물을 붓는 데 능숙한 주조 공장을 보유하는 것은 그룹의 핵심 자산입니다. 새로운 멀티 스핀들이 그 대표적인 예입니다.

특히 Michele Tajariol은 전체 기계 구조의 강성과 정밀도에 크게 기여하는 센터 블록의 설계는 소수의 주조 공장에서 안정적이고 경제적으로 생산할 수 있는 다소 복잡한 주조를 요구한다고 말합니다. 이 주조를 통해 드럼, 센터 블록 및 드럼 커플링을 동력으로 드럼이 회전하고 기어와 베어링이 파손될 수 있는 구성으로 조립할 수 있습니다. 이러한 구성 요소는 이 런인 기간 후에만 통합 어셈블리로 마무리 가공됩니다. 여기에는 Hirth 커플링이 있는 드럼이 주물 위치에 있는 동안 대형 고정밀 지그 보링 머신에서 마무리되는 스핀들 보어의 최종 단계가 포함됩니다. 이 접근 방식은 스핀들의 거의 완벽한 센터링을 달성한다고 합니다. 그 결과 스핀들 인덱스로 매우 정확한 포지셔닝이 가능해 기계가 복잡한 공작물의 고정밀 가공을 수행할 수 있습니다.

ZPS는 1950년대부터 멀티 스핀들을 생산해 왔습니다. 회사는 약 20년 전에 미국 시장에 진출할 계획을 세웠지만 이러한 노력은 결코 결실을 맺지 못했다. 그러나 Tajmac-ZPS는 최근 미국에서의 마케팅 계획을 되살렸습니다. 2000년 중반에 처음 설립된 ZPS-America는 전시장, 교육 시설, 예비 부품 재고 및 서비스 조직을 수용하기 위해 인디애나폴리스에 새로운 기술 센터를 건설했습니다. 이 센터는 작년에 문을 열었습니다.

마음을 바꾸는 기계

Tessarzyk 씨는 확장된 CNC 기능을 갖춘 다중 스핀들 기계가 이러한 종류의 공작 기계를 적용할 수 있는 방법에 대한 재고를 촉발할 것이라고 믿습니다. 그러나 비용 경쟁력과 신뢰성이 있어야 합니다. 그의 추정에 따르면 이것은 새로운 아이디어에 적응하는 강력한 전통을 가진 미국 기업에게 건전한 운동이 될 것입니다. 프로세스를 재빨리 재고하고 새로운 개발을 활용하는 관행은 종종 느린 생각보다 분명한 우위를 점합니다. 경쟁자. 이러한 정신적 민첩성과 지략은 최고의 상점과 공장을 선두로 유지합니다. 새로운 Mori-Say 기계는 효율적인 부품 생산을 위한 새로운 가능성을 염두에 두고 작업장에 다시 한 번 도전할 것입니다.

Tessarzyk 씨는 이러한 생각을 바꾸는 기계가 두 가지 다른 유형의 잠재적 사용자에게 어필할 것이라고 말합니다. 둘 다 이 기계의 도전을 받습니다. 한 클래스는 분명히 현재 다중 스핀들 사용자 커뮤니티입니다. 이들의 과제는 이러한 기계에서 한 번의 설정으로 많은 비선회 작업이 필요한 부품을 어떻게 완료할 수 있는지 파악하는 것입니다. 잠재 사용자의 다른 부류는 현재 다중 기계 셀, 턴/밀 기계 또는 회전식 이송 기계에서 이러한 유형의 공작물을 제조하고 있는 생산 공장으로 구성됩니다. 이러한 작업장에 대한 과제는 우선 다중 스핀들 기계를 고려하는 것입니다. 이러한 유형의 기계는 설정이 복잡하고 시간이 많이 걸린다고 가정하기 때문에 대부분 간과되었습니다. 기존의 사고 방식에는 이 다중 스핀들이 회전 부품의 대량에 고정되어 있습니다.

새로운 전략이 가능합니다

Mori-Say TMZ642 CNC의 몇 가지 초기 어댑터 프로필은 이러한 기계가 생산 전략을 더 나은 방향으로 변경할 수 있는 방법을 보여줍니다. 하나는 기계식 멀티 스핀들과 고급 턴/밀 기계에서 생산 방식을 전환한 용접 액세서리 제조업체입니다. 다른 하나는 가공하기 어려운 재료의 더 복잡한 공작물로 확장된 전통적인 스크류 머신 하우스입니다.

Trafimet은 전 세계적으로 판매되는 토치, 전원 공급 장치 커넥터, 소모품 팁 및 기타 용접 관련 소모품을 제조하는 이탈리아 회사입니다. 주요 공장은 밀라노에서 북쪽으로 차로 약 1시간 거리에 있는 Vincenza에 있습니다. 이 공장은 연간 수백만 개의 부품을 생산하며 그 중 대부분은 구리 또는 황동으로 만든 커넥터, 소켓, 어댑터 및 토치 팁입니다.

수년 동안 이 회사는 생산 목표를 달성하기 위해 두 가지 대조되는 유형의 공작 기계에 의존했습니다. 한쪽에는 2개의 기계식 8스핀들 기계와 4개의 기계식 6스핀들 기계인 다중 스핀들 기계가 있었는데 모두 대규모 생산 작업에서 복잡한 부품 생산 전용이었습니다. 다른 쪽에는 짧은 작업으로 덜 복잡한 부품을 만드는 데 사용되는 여러 개의 단일 스핀들, 3개 터렛 회전/밀링 기계가 있었습니다.

2006년에는 회사의 전원 공급 장치 소켓 및 플러그에 대한 수요가 크게 증가했습니다. 엔지니어들은 처음에 소켓 생산을 위해 8-스핀들 자동 선반을 고려했지만 부품에서 부품으로 빠르게 전환할 수 있는 기능에 대해 우려하고 CNC 멀티 스핀들 기계를 고려하기로 결정했습니다. 이 회사의 모든 기계식 멀티 스핀들은 ZPS에서 제공했기 때문에 유럽에서 막 도입된 이 빌더의 TMZ642를 고려하는 것이 당연했습니다. 10,000~50,000개 분량의 다양한 제품 조합을 처리하는 데 적합한 기계로 보였습니다.

Trafimet의 산업 엔지니어인 Ugo Simioni는 "TAJMAC은 우리가 프로세스에 대해 다르게 생각하고 더 나은 결과를 얻을 수 있도록 도왔습니다."라고 말합니다. 예를 들어, 각 스핀들의 독립으로 인해 스핀들 정지 또는 독립적인 C축 스핀들이 필요한 작업을 포함하여 다양한 유형의 가공을 수행할 수 있습니다. "이것은 기계를 실제적이고 완전한 터닝 및 밀링 센터로 만듭니다."라고 Simioni 씨는 말합니다.

Simioni 씨는 "어려운 시기에 일부 제품을 TMZ 다중 스핀들로 옮기고 더 낮은 로트 크기를 처리하면서 부품당 사이클 시간을 줄일 수 있다는 것을 알게 되었습니다"라고 말합니다. "우리 부품 중 하나는 사이클 시간이 약 1분인 단일 스핀들 회전/밀에서 실행되었습니다. 약간의 계획을 통해 동일한 부품을 5,000~12초 사이클 시간 배치로 경제적으로 수행할 수 있음을 발견했습니다. —새 기계에서 매주 세 번 교체합니다." Trafimet 엔지니어는 이미 15초의 사이클 시간으로 10,000~20,000개의 부품을 경제적으로 생산할 수 있다고 결정했습니다. "독립적인 스핀들 드라이브 및 고급 드라이브 시스템, 추가 축의 사용 및 기타 개선 사항은 기계를 매우 다용도로 만들었으며 제품 비용을 줄이는 새로운 방법을 찾을 수 있게 해주었습니다."라고 그는 지적합니다.

이탈리아 베르가모(Bergamo) 근처에 위치한 BRB는 가공하기 어려운 재료로 만들어진 복잡한 고정밀 부품으로 전환하는 전통적인 나사 기계 공장의 좋은 예입니다. 이 가게는 2008년 9월에 최초의 Mori-Say TMZ642를 획득했습니다.

이 기계를 설치한 덕분에 공장은 스테인리스 스틸로 된 복잡한 유압 슬리브에 대한 주문을 수주할 수 있었습니다. 부품은 부품 중심선에 대해 서로 다른 각도로 여러 개의 작은 직경 십자 구멍을 드릴링해야 합니다. 이러한 각진 십자 구멍의 허용 오차가 엄격하기 때문에 기계의 강성이 특히 중요합니다.

또 다른 중요한 특징은 스테인리스강에서 효과적인 고토크 가공 작업을 위해 공작물을 단단히 고정하는 각 스핀들의 기능입니다. 예를 들어, 3점 밀링 공구는 부품의 한쪽 끝에 슬롯을 형성하는 데 사용됩니다. 일반적으로 이러한 형상은 원형 톱날로 생성됩니다. 그러나 어떤 톱날도 주기 시간 요구 사항을 충족하는 데 필요한 절단 속도로 스테인리스강을 처리할 수 없었습니다. 사실, 이 부품의 주기 시간이 너무 짧아서 회사에서는 작업자가 적절한 부품 샘플링을 수행하고 이 부품에 대해 지정된 높은 Cpk 번호를 문서화할 수 있도록 특수 측정 스테이션을 개발했습니다.

BRB는 이와 같은 부품을 생산하는 데 미래가 연결되어 있다고 봅니다. 이러한 부품은 일반적으로 다중 스핀들 기계에서 생산되지 않기 때문에 이 업체는 CNC 선반에서 이러한 종류의 부품을 생산하려는 회사와 경쟁이 매우 치열할 수 있다고 생각합니다.

역사적 기회

직업 상점과 생산 공장은 놀라운 시나리오에 직면할 수 있습니다. 증가하는 생산 비용 및 기타 요인으로 인해 해양 공장에서 많은 구성 요소를 조달하는 것이 덜 유리합니다. 구매자는 이 격차를 메우기 위해 새로운 기술, 더 간단한 물류, 더 낮은 운송 비용 및 더 나은 커뮤니케이션을 활용할 수 있는 유능한 생산자를 찾을 것입니다. 그러나 글로벌 시장에서 경쟁력을 유지하려면 여전히 "중국 가격"에 근접해야 합니다.

Tessarzyk 씨는 이러한 상황이 새로운 가공 개발을 빠르게 채택하는 기업에 놀라운 기회가 될 것이라고 믿습니다. 물론 그가 염두에 두고 있는 부품 가공 전략은 회사의 멀티 스핀들의 유연성과 기능을 활용하지만 이는 관점과 사고의 변화를 요구하는 기술 변화의 한 예일 뿐입니다. 나사 기계 공장은 짧은 턴어라운드 시간으로 단기간에 CNC 생산 제공업체가 되어야 합니다. 마찬가지로 CNC 작업장은 복잡한 절단 작업을 수행하는 단순한 기계에서 단순한 동작을 최대한 활용하는 보다 복잡한 기계로 전환해야 합니다.

크고 거친 부품을 위한 8개 스핀들 모델

Mori-Say TMZ867이 PMTS(2009년 4월 28-30일, www.pmts.com)에서 북미 데뷔를 앞두고 있지만 한 모델은 이미 TAJMAC-ZPS 쇼룸에 전시되어 있습니다. 밀라노, 이탈리아, 지역. 이 기계는 시연 및 고객 부품 증명에 사용됩니다. 최근에 테스트된 부품 중 하나는 이 기계의 기능을 예시하고 다중 스핀들 처리에 대한 응용 프로그램이 새로운 방향으로 나아가고 있다는 점을 강조합니다.

이 부품은 스테인리스 스틸 스티어링 칼럼 구성요소입니다. 공작물 재료의 높은 니켈 및 크롬 함량은 스핀들에서 높은 토크를 요구합니다. 이 부품은 이전에 견고한 스위스형(슬라이딩 주축대) 선반에서 생산되었습니다. 이 "단일 포인트" 기계에서 사이클 시간은 60초였습니다. 멀티 스핀들에서는 16초입니다. 두 유형의 기계 모두 한 번에 부품을 완성합니다. Tessarzyk 씨에 따르면 멀티 스핀들은 스위스형 선반만큼 정확합니다.

멀티 스핀들에서 생산하기 위한 비정상적으로 큰 부품입니다. 그러나 TMZ867은 직경이 최대 72mm인 바스톡을 수용할 수 있으며 전면 개방형 척커로 작동합니다. 표준 기능에는 8개의 독립적인 AC 구동 CNC 수평 스핀들이 포함됩니다. 8개의 독립적인 복합 슬라이드(X 및 Z); 8개의 12,000rpm 구동 공구가 있는 8개의 독립 공구 캐리어; 5가지 백워킹 도구(3가지 구동); 및 다양한 표준의 사전 설정 가능한 VDI 도구.

드라이브 시스템은 6-스핀들 남동생인 TMZ642에서 개척된 것과 동일한 원칙을 따릅니다. 기계의 8개 스핀들 각각은 복합 샤프트에 의해 자체 모터에 연결되어 정확한 Hirth 커플링을 사용하는 스핀들 드럼에 연결됩니다. 이렇게 하면 각 360도 주기가 끝날 때 드럼을 역색인할 필요가 없습니다. 각 인덱싱으로 모터를 스핀들에 연결 및 분리합니다. 또는 스핀들 모터에서 발생하는 열을 분산시키기 위해 드럼을 식힐 수도 있습니다.