立式加工中心带来新的选择

作者:Jürgen Kromberg 文章来源:本网 发布时间:2011-02-25
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Stama公司推出了一款5轴加工中心,其创新的设计将整体的安装空间降低到最低限度。而更重要的是:该机床是专门针对定制化的零件生产而设计制造的,充分满足了汽车制造业小批量系列化零件生产的需要。

一直以来, Stama公司试图使自己成为定制零件和小批量零件系列化生产方面最具吸引力的机床制造商。在斯图加特金属加工博览会(AMB)上,Stama公司展出了其最新研制的MC 533型加工中心。从表面上看,这台设备与Stama公司以往的产品没有什么不同之处,只是机床高度要比普通的加工系统高出很多,但其占地面积却比以往的任何解决方案都要小很多,创新的结构设计给用户提供了相当大的储存空间。MC 533型加工中心与其他机床一样,具有一切常规功能,包括工件端的自动化加工以及对切削液和切屑的管理。


图1 节约空间的紧凑型设计方案1:开关柜、中央润滑系统和液压系统已向上拉高,为其下面的切屑传送带安装腾出了位置

“当提出这一概念来开发和设计MC 533型加工中心时,我们就将实际生产过程中的每一个细节都考虑进去了,而且在设计中也充分考虑了关键的和可能发生的变量因素”,据Stama公司总经理Achim Feinauer博士介绍,“MC 533型加工中心所需的占地面积较普通机床减少了40%,并降低了相关的负荷,同时提高了排屑性能,进一步优化了生产工艺,提高了工件的加工水平。特别是在定制零件和小批量系列化零件的生产应用领域,MC 533型加工中心能够满足不同用户的不同需求。”

在MC 533型加工中心的开发过程中,Stama公司做了很多不同以往的工作,如:MC 533型加工中心的床身和行程立柱首次采用以前从未使用过的聚合物混凝土制造而成。特别是在定制零件和小批量零件的系列化生产中,由于加工条件在不断发生变化,采用这种材料可以使机床达到较高的热稳定性。此外,在机床的基础件生产中,使用聚合物混凝土还可以提高机床的容积。


图2 节约空间的紧凑型设计方案2:冷却液槽位于刀库的下面,横跨加工中心的整个宽度

MC 533型加工中心上的刀库容量有70把之多,相当于MC 531型机床的两倍,这是因为MC 533型加工中心的刀库被安装在床身上的缘故。这一修改将会对重新配置刀具的工艺和换刀时间产生怎样的影响?这些步骤需要花费较长的时间吗?事实上,由于Stama公司采用了一项专利,即分类策略,使刀具始终在刀库中处于最佳的位置。因此,MC 533型加工中心的换刀时间很短,也很稳定。

MC 533型加工中心刀库容量的大幅度增加,也为双主轴加工中心在系列化生产中提供了竞争优势。在大多数情况下,70个刀位的刀库给刀具的使用提供了充裕的缓冲地带,这样,用户无需再订购补充刀库。此外,刀库在床身上的改装顺序也不会对Stama加工中心上通常使用的链式刀库产生任何影响,确保了与其他机型的完全兼容。


图3 节约空间的紧凑型设计方案3:Stama公司典型的链式刀库可提供70多把刀具的刀位,其高端附加刀库还可容纳200把刀具

过去,定期调整机床刀具链条的张力需要具有一定的技术水平,因为其定位时间极短,因此其在两个方向上的运行必须要求十全十美。现在,MC 533型加工中心的刀具链条不需要任何人工干预,其本身会自动地调整链条张力。

在零件制造的大批量生产中,生产企业大量采用了双主轴双机型模式进行工作,甚至还经常使用四个工位的工件加工方式。显然,生产企业更愿意使用直接安装在加工中心工作台上的专用工件夹具。如果机床制造商无法提供这样的解决方案,那么生产企业将在夹具方面投入更多资金。


图4 完美无缺的排屑管理机构,直接从配置集成扭矩表的旋转装置一直进入到切屑通道之中(MC 533型加工中心也可按照单主轴形式提供)

“就工件而言,我们新的加工中心提供了一切十分有利的可能性,以适应客户的不同需求,包括采用快速托盘交换系统的自动化托盘装卸;通过圆形或线性货架的自动化刀具装卸;从其所适配的堆叠单元或从一套带有兼容性存货架的存储式输送系统,通过一个配有夹爪或机械手的线性系统来单独处理毛坯件和成品,” Feinauer先生进一步补充说明:“这个重要的接口可以任意进行配置。在概念设计阶段,我们就进行了充分考虑,MC 533型加工中心将能够使用任何在实际应用领域中通用的解决方案,保证其能够满足定制零件和小批量系列零件制造商和那些标准系列生产厂的一切需要。” 同时,MC 533型加工中心也可专门提供一种边长为400cm的托盘,其相关的刀库容量可容纳200kg的有效载荷。MC 533型机型提供的这些便利,如同Stama公司以往推出的最通用的加工中心一样,不会让客户产生无所适从的感觉。


图5 MC 533型加工中心的工件端可实现定制式自动化,以满足每一个用户的特定要求

此外,MC 533型加工中心还提供了一个全新的功能:它对工件的自动化加工不需要一个独立的控制系统,而这一任务由适应性CNC数控系统执行,从而消除了由适应性带来的复杂性。“对我们来说,这个通信接口对工艺的安全也是至关重要的,实际上它不再是一个接口,这就是为什么MC 533型加工中心能够在比以往更少的时间内完成整个调试任务的原因。”

MC 533型加工中心的占地面积小得惊人。“我们不会浪费任何空间,从最初的设计到成品,我们的追求从来没有偏离过这一目标。”在机床的设计过程中,Stama公司面临的问题是:切屑处理系统、液压系统、中央润滑系统或冷却液槽和附加的刀库应该如何放置?从一开始,Stama公司就将这些因素考虑在内。


图6 解决方案:其所需占地面积减少了40%,但从理论上来说,其需要更高的空间水平

“我们的客户发现他们自己也面临着类似的问题。在投入更多资金扩大基础设施、增加厂房面积前,他们宁愿以最佳的方式使用他们已经拥有的一切。因此,当我们开发MC 533型加工中心时,我们就将目标确定为——将其所占用的面积要求降低到一个绝对最低的限度。”其结果令人惊叹:MC 533型加工中心所需的占地面积比MC 532型机床足足少了40%。

“MC 533型加工中心为我们的客户提供了全面的灵活性,对于切屑处理和冷却液,我们整合了所有相关的变量。这些外围解决方案的整体配套已全面一致地得到实现。”同样的原则适用于配置附加的可提供200个附加刀位的刀库。在此,Stama公司再一次采用所谓“吝啬”的做法来节约空间——刀库制成长方形的,而不是圆形的。此外,Stama公司的新型加工中心还具有另一个完全属于其自己的特点:如果其结构采用一致对称的方式,那么用户就可以有选择地订购带有开关柜和在其下方的左边或右边配有切屑传送带的机床,反之亦然,其左边或右边还可配置零件库和零件处理装置。

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