자동화된 5축 가공이 쉽지 않은 곳

그리퍼가 기계의 보관 랙에서 다른 팔레트에 액세스하는 동안 이 동영상의 재생 속도가 빨라졌습니다.

Challenge Machine은 공구 사전 설정을 위해 새로운 5축 기계의 회전하는 B축 주조 측면에 설치된 레이저 프로브를 활용하고 무인 가공 주기 동안 공구 파손을 확인하고 공구 마모를 추적합니다(일부 애플리케이션의 경우).

미네소타주의 챌린지 머신인 Blaine은 작고 복잡한 부품(일부는 매우 작음) 가공을 전문으로 합니다. B축 스위스형 선반, 4축 및 경우에 따라 5축 회전을 제공하는 트러니언 테이블이 있는 VMC, 고속의 진정한 5축 머시닝 센터를 비롯한 다양한 장비를 사용하여 이 작업을 수행합니다.

이 공장은 바 공급 스위스 유형을 사용하여 장기간 무인 가공을 실현할 수 있었지만 최근까지 모든 밀링 장비에 수동 부품 로딩이 필요했습니다. 그러나 가장 최근의 5축 기계는 통합 워크홀딩 팔레트 교환기와 고용량 자동 공구 교환기(ATC)를 갖추고 있어 낮에는 무인 작동하고 저녁에는 소등됩니다. 또한 터치 프로빙 루틴과 결합된 CNC 기능은 하나의 작업 좌표계를 생성하는 하나의 운동학적 점을 기반으로 작업이 생성되기 때문에 프로그래밍을 단순화합니다.

기계공 Brandon Gill은 Micro Pro의 주요 프로그래머, 설정 담당자 및 운영자입니다. 그는 G54 또는 G55 G 코드 오프셋으로 프로그래밍하는 대신 Micro Pro의 Heidenhain TNC 640 CNC 및 프로빙 루틴을 사용하여 하나의 운동학적 점/작업 좌표계를 기반으로 작업을 프로그래밍하는 기능과 같은 기능을 높이 평가합니다.

자동화된 5축 기계는 독일의 Kern Microtechnik(미국에서는 Kern Precision으로 알려져 있으며 일리노이주 애디슨에 위치)의 Micro Pro입니다. Challenge Machine의 총책임자인 Aaron Schreiber는 이 공장이 15년 동안 이 정교한 기계 플랫폼을 고려해왔다고 말합니다. 그러나 이 공장은 ISO 13485 인증 공장에서 일부 5축 트러니언 기계에서 실행 중인 의료 부품의 수가 증가함에 따라 정확성, 반복성 및 표면 마감 문제를 겪고 있었기 때문에 2019년 말에 방아쇠를 당기기로 결정했습니다. 또한 그는 열 성장을 완화하는 새로운 기계 전체의 냉각 채널과 같은 기능이 일반적으로 사이클 시간이 긴 복잡한 부품에 대한 안정적인 가공을 용이하게 한다고 말합니다. 이는 다른 장비 기능과 함께 며칠 또는 몇 주 동안 자체적으로 가동되도록 설정할 수 있다는 확신을 공장에 제공합니다.

실행하자

Jim Betland는 1999년에 자신의 지하실에서 Challenge Machine을 시작했습니다. 초기에는 반도체 산업을 위한 미세 가공 부품에 사업의 상당 부분을 할애했습니다. 최근 미니애폴리스의 어슈어런스 매뉴팩처링(Assurance Manufacturing)이 인수한 이 가게는 여전히 작은 것들에 집중하고 있다. (나는 부품 크기에 대해 이야기하고 중요한 미세 가공 세부 사항을 염두에 두고 있습니다.) Schreiber는 매장이 의료 시장에 초점을 맞추면서 항공 우주 작업을 목표로 함에 따라 올해 매출이 15% 증가했다고 말합니다.

당점에서는 Micro Pro의 다양한 재료. 일반적으로 한 달에 10~15개의 서로 다른 부품 번호를 기계 전체에서 실행하며 대부분의 경우 주기 시간이 3시간 이상입니다.

Kern에 따르면 수압 가이드, 선형 드라이브 및 UHPC(초고성능 콘크리트)로 만든 단일 주조 베이스를 특징으로 하는 Micro Pro는 2미크론 이상의 위치 정확도와 1미크론 이상의 반복성을 달성합니다. 소형 부품 가공을 염두에 두고 설계되어 XYZ 이동 거리가 350 x 220 x 250mm인 반면 회전하는 B 축은 220도 회전합니다. Schreiber는 16,000제곱피트의 환경 관리 시설에서 현재 바닥 공간이 프리미엄이라는 점을 감안할 때 43제곱피트의 작은 설치 공간을 높이 평가한다고 말합니다. (그는 이것이 향후 몇 년 동안 상점이 다른 위치로 이전할 가능성이 있는 한 가지 이유라고 말합니다.)

절단 도구와 작업 고정 팔레트는 기계 측면에 보관됩니다. 이 기계는 30개의 워크홀딩 팔레트와 109개의 도구를 수용할 수 있습니다. 상점에서 Micro Pro(43,000rpm HSK 40 스핀들 포함)에서 사용한 가장 작은 도구는 직경이 0.003인치입니다.

Challenge Machine의 Micro Pro는 0.0001인치 미만의 반복 위치 정확도를 제공하는 파워 척이 있는 Erowa 영점 워크홀딩 시스템을 사용합니다. 기계는 측면 중 하나를 따라 밀폐된 다단계 랙에 30개의 팔레트와 109개의 툴홀더를 저장할 수 있습니다. 통합 공작물 교환기는 원자재가 포함된 팔레트(Challenge Machine의 경우 일반적으로 콜렛에 보관된 원형 재고)를 척으로 전달하고 부품이 완성되면 팔레트를 제거 및 보관합니다.

공작물 및 공구 보관 용량은 기계 전반에 걸쳐 실행되는 작업 유형에서 작업장 다양성을 제공합니다. 예를 들어, 동일하거나 유사한 부품의 배치 크기가 클 때 중복 툴링을 기계에 로드할 수 있습니다. (Schreiber는 이 기계의 배치 크기가 일반적으로 100~300개에 달한다고 말합니다.) 반대로 다양한 다양한 도구(및 원료가 포함된 팔레트)도 로드할 수 있으므로 소량의 작업을 동시에 실행할 수 있습니다.

통합 공작물 교환기는 재료가 포함된 팔레트(일반적으로 콜렛에 보관된 원형 스톡)를 작업대로 자동으로 전달하고 부품이 완성되면 팔레트를 제거합니다. Erowa 영점 워크홀딩 시스템에는 0.003mm 미만의 반복 위치 정확도를 제공하는 파워 척이 있습니다.

이 기계의 배치 크기는 작아 보이지만(공장 작업의 대부분은 프로토타입이고 생산량이 적음) 부품 주기 시간이 긴 경우가 많습니다. 때로는 3주 연속 무인 상태로 작동하기도 하고 부품당 3시간의 주기 시간도 드문 일이 아닙니다. 예를 들어, Micro Pro는 재료의 97%가 제거된 직경 1.25인치 바스톡에서 0.014인치 너비의 벽이 있는 대동맥 판막 수리에 사용되는 티타늄 의료 부품을 완성합니다.

여기서 척은 단순히 수동 완성된 부품의 하역 및 새로운 자재의 선적.

이와 같은 응용 분야 및 혈액 펌프용 임펠러에는 전체 5축 윤곽이 필요합니다. 그러나 이 공장은 여러 기계에 걸쳐 실행하거나 여러 설정을 수행하는 것보다 더 많은 각형 부품에 대해 3 + 2 위치 지정 작업을 수행함으로써 이점을 얻을 수도 있습니다.

Micro Pro를 무인으로 실행할 수 있는 더 큰 확신을 제공하기 위해 Challenge Machine은 공구 사전 설정을 위해 기계의 회전하는 B축 주조 측면에 장착된 Blum-Novotest 레이저 프로브를 활용하고 무인 가공 주기 동안 공구를 점검합니다. 파손 및 추적 도구 마모(일부 애플리케이션의 경우).

기계공 Brandon Gill은 Micro Pro의 주요 프로그래머, 설정 담당자 및 운영자입니다. 그는 이 기계의 작은 도전 중 하나가 Heidenhain TNC 640 CNC(이 브랜드의 첫 매장)에 익숙해지는 것이라고 말했습니다. 하지만 이것은 CNC 인터페이스와 특정 기능에 액세스할 수 있는 위치에 익숙해지는 문제였습니다. 그는 G54 또는 G55 G 코드 오프셋으로 프로그래밍하는 대신 TNC 640 CNC를 사용하여 하나의 운동학적 점/작업 좌표계를 기반으로 작업을 프로그래밍하는 기능과 같은 기능을 높이 평가합니다. 이 공장은 다른 밀링 머신과 마찬가지로 GibbsCAM을 사용하여 이 머신의 파트 프로그램을 개발합니다.

실제로 Gill은 이러한 기능 때문에 Micro Pro가 프로그래밍 및 작동에 선호되는 기계라고 말합니다.

스위스식을 5축 기계로 보기

이 복잡한 의료 부품으로 인해 Challenge Machine은 프로그래밍 가능한 회전 B축과 라이브 툴링 스테이션이 있는 최초의 스위스형 선반을 고려하게 되었습니다. 선택한 모델은 2015년에 구입한 Marubeni Citizen-Cincom L220이었습니다. 이 가게는 두 대의 CNC 기계에서 무릎 교체 절차에 사용되는 이식 가능한 의료용 PEEK(폴리에테르에테르케톤) 부품을 가동하고 있었습니다. 5축 기계가 부품의 상당 부분을 밀링하고(사이클 시간은 45분) 3축 기계가 부품을 완성했습니다(사이클 시간은 15분). L220은 15분 만에 부품을 완성할 수 있었습니다.

공장에서는 이러한 유형의 기계에 대한 툴링 전략을 개발하려면 독창성이 필요하다는 것을 발견했습니다. 대용량 툴 체인저가 있는 CNC 밀링 머신과 달리 스위스 유형은 툴 스테이션 수가 제한되어 있습니다. L220에는 5개의 터닝 스테이션, 메인 스핀들을 위한 3개의 교차 작업 스테이션, 6개의 반대 스테이션(3개의 라이브, 3개의 고정), 백 포스트의 8개 스테이션(4개의 라이브, 4개의 고정) 및 B축의 4개의 라이브 스테이션이 있습니다. 도구 기둥. 공장에서 공장에서 사용했을 수 있는 맞춤형 양식 도구와 같은 특수 기능을 사용할 수 있는 능력이 없습니다. 결과적으로 Challenge Machine은 PEEK 무릎 교체 부품의 종 모양 ID 형상과 같이 부품에 필요한 복잡한 기능을 생성하기 위해 볼 밀, 보링 바, 홈 가공 도구 등을 사용하는 방법에서 창의적이어야 합니다.