這臺(tái)加工中心的三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸全部配備直線驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，機(jī)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成專門為采用線性技術(shù)而優(yōu)化過的Gantry結(jié)構(gòu)樣式 |
刀具和模具制造方面的用戶為了保持競爭能力绵脯，希望機(jī)床具有超出平均水平的生產(chǎn)率和精度佳励。Fooke公司把市場的愿望和現(xiàn)代技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可能性結(jié)合起來，以便進(jìn)入機(jī)床制造的新時(shí)代：一切都為采用直線電動(dòng)機(jī)而重新研制和設(shè)計(jì)蛆挫。Endura 900 linear集功能與剛性于一身赃承，達(dá)到了超出平均水平的生產(chǎn)率和精度妙黍。
新機(jī)床是在原先五軸加工中心系列的基礎(chǔ)上研制的，自1994年以來瞧剖，該系列的加工中心主要用于航空和宇航酷雌、軌道交通技術(shù)、汽車技術(shù)名娶、刃具和模具制造以及樣機(jī)制造等行業(yè)游禽。為了研制出先進(jìn)的未來產(chǎn)品，F(xiàn)ooke公司開始做了一些基本調(diào)查健娄。
提高機(jī)床的生產(chǎn)率
最初收集到的信息是植坝，用戶對未來希望什么，市場已經(jīng)能夠提供何種解決方案翁焦，才能找到普遍可行的進(jìn)軍方向郑煌。機(jī)床制造專家們發(fā)現(xiàn)，用戶認(rèn)為未來最重要的是明顯提高機(jī)床的生產(chǎn)率：“不管你們怎樣做茎倘，請你們首先考慮到钾趁，我們的工件要比目前更快地從機(jī)床里加工出來，而且至少要保持和目前同樣的質(zhì)量剩膏「焐”為了滿足這項(xiàng)要求蜻蒋，為了在動(dòng)態(tài)性能和生產(chǎn)率方面真正實(shí)現(xiàn)飛躍砂豌，采用傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)是行不通的。只有采用創(chuàng)新型驅(qū)動(dòng)方案光督，也就是線性技術(shù)才能有出路阳距。初步考慮當(dāng)然是把直線電動(dòng)機(jī)安裝在現(xiàn)有的機(jī)器結(jié)構(gòu)上。不過结借，F(xiàn)ooke公司很快就發(fā)現(xiàn)筐摘，這樣對設(shè)計(jì)幫助不會(huì)太大，因?yàn)榕f式機(jī)床結(jié)構(gòu)對于高動(dòng)態(tài)性能的新型電動(dòng)機(jī)來說太軟了
圖1 加工中心是借助于有限元法研制的船老。圖中表示機(jī)床結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)形狀 |
有了這些認(rèn)識(shí)之后咖熟，專家們清楚地知道，他們必須另走一條全新的路柳畔。Fooke公司為此找到了伙伴馍管，這些伙伴可以對自己的經(jīng)驗(yàn)加以補(bǔ)充。這些伙伴是Fooke公司在Gelsenkirchen大學(xué)Bocholt分校以及西門子公司找到的薪韩。在著手進(jìn)行設(shè)計(jì)工作之前确沸，提出了許多原則上的考慮，從機(jī)床在物理上的基本任務(wù)到底是什么的問題開始俘陷。最后對這個(gè)問題給出了這樣的答案：機(jī)床是在空間里運(yùn)動(dòng)著的一個(gè)旋轉(zhuǎn)對稱體境愕，比如鉆床或銑床秋降。然后可以提出這樣的問題：我以何種質(zhì)量來在空間中運(yùn)行這個(gè)旋轉(zhuǎn)對稱體？理論上可以用手來做(手持式鉆機(jī))停楞，也可以用手動(dòng)機(jī)器來做别逐，可以用機(jī)器人或者用CNC銑床來做。假如現(xiàn)在把這種物理上的作用原理同客戶的要求結(jié)合起來羔漂，就形成了生產(chǎn)力極高的五軸CNC加工中心的基本方案拱宗。為了找到最佳的結(jié)構(gòu)和最佳的組件，就對結(jié)構(gòu)的剛性隆鹤、驅(qū)動(dòng)的剛性以及來自控制器的動(dòng)作引導(dǎo)智能做了一些考慮菜盒。作為定性評價(jià)參數(shù)選用了調(diào)節(jié)質(zhì)量，也就是KV系數(shù)汪请。在這個(gè)位置上酪捏，研制小組對三種影響因素之中的每一種因素分別進(jìn)行了觀察，最后又把它們?nèi)糠旁趶?fù)雜的模擬中做了綜合觀察贸左。他們借助有限元法(圖1)進(jìn)行工作层锄，后來又利用這種方法取得的結(jié)果繼續(xù)在Mathlab工作。在此期間又納入了電氣性能矿卑，借助仿真對基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化喉恋，使因有頻率最終與目標(biāo)參數(shù)相符合。
Gantry結(jié)構(gòu)的龍門式銑床
于是母廷，研制班子決定造一臺(tái)樣機(jī)(X=2000 mm轻黑，Y=2000 mm，Z=1200 mm)琴昆，利用樣機(jī)對數(shù)學(xué)模型的質(zhì)量進(jìn)行了檢驗(yàn)氓鄙，并利用樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)際加工。試驗(yàn)表明业舍，計(jì)算出的數(shù)值以及測得的數(shù)值相互符合抖拦，僅差1～2 Hz。因此舷暮，模型無論當(dāng)時(shí)還是現(xiàn)在都非常接近實(shí)際态罪。
從所有這些前期考慮和計(jì)算中設(shè)計(jì)出了一臺(tái)Gantry結(jié)構(gòu)的門式銑床：在這種結(jié)構(gòu)方式中，運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量極小下面。機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)是焊接的复颈，用特種混凝土澆筑的底座具有減震作用。側(cè)壁制成雙塔門式碗品，也是用混凝土澆筑而成的隆文。導(dǎo)軌基座就做在它上面，并用螺釘加以固定芽嗓。對塔式門韧践、Y軸和Z軸在重量轿战、剛性和減震方面進(jìn)行了優(yōu)化。驅(qū)動(dòng)X随象、Y和Z軸的線性驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行了智能安裝载蜓，結(jié)果使作用于機(jī)床結(jié)構(gòu)的負(fù)荷(重量和磁吸引力)達(dá)到了最小。所有導(dǎo)軌全部制成了預(yù)應(yīng)力滾柱導(dǎo)軌(INA)聪蔬。
各個(gè)具體的機(jī)床型號(hào)如Endura 904肄绢、905和906 linear之間的區(qū)別首先在于銑頭和高頻主軸。Endura 904 linear目前采用輕型銑頭无价，轉(zhuǎn)數(shù)為22000r/min详毡，扭矩為30Nm。銑頭在軸上的旋轉(zhuǎn)速度達(dá)20r/min琳柱。
此外耻陕，視客戶的要求不同，機(jī)床還可配備自動(dòng)換刀器刨沦、工件裝卸系統(tǒng)诗宣、微量噴淋計(jì)量系統(tǒng)、濕式工作的冷卻劑系統(tǒng)想诅、刀具和工件測量系統(tǒng)召庞、灰塵和切屑清理裝置、夾緊系統(tǒng)以及噪聲保護(hù)裝置来破。用戶可以在標(biāo)準(zhǔn)程序中選擇不同運(yùn)行路徑的機(jī)器篮灼，X軸方向可達(dá)20m，Z軸方向達(dá)4m讳癌，Y軸方向達(dá)2m穿稳。
Fooke公司在Endura 900 linear系列的電氣配置上與西門子公司進(jìn)行了極為密切的合作，把設(shè)計(jì)工作最終委托給西門子公司晌坤，包括開關(guān)柜的制造。驅(qū)動(dòng)則采用了1FN3型直線電動(dòng)機(jī)旦袋，旋轉(zhuǎn)軸裝配了1FT6系列伺服電機(jī)骤菠。二者均采用Simodrive-611D變頻器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)∥锫郑控制器選用的是Sinumerik 840D加NCU 573.5刃傻，目前，這是硬件裝備的旗艦怖征。外圍設(shè)備采用分散式結(jié)構(gòu)鸣谒，通信則采用Profibus DB總線。整臺(tái)機(jī)床视以，包括操作人員全部采用西門子自備的安全技術(shù)Safety Integrated (Level II)加以保護(hù)沟奸。
線性軸快速行程達(dá)65m/s
最后再看一看實(shí)際的功率己倾。新技術(shù)為用戶帶來了什么？首先是可以確認(rèn)扶取，所有3條線性軸都可以用高達(dá)65m/s的快速行程進(jìn)行運(yùn)行蔫迅。其次，動(dòng)態(tài)性能比常規(guī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)床高出3倍芜田。生產(chǎn)率因此可以提高大約35%具藐。單位時(shí)間/切屑量達(dá)到了可觀的5,500cm3(鋁)。以取樣件為例蜈沛，用傳統(tǒng)的CNC銑床加工這樣一個(gè)工件需要11min庞溜，而用Endura 900 linear則僅需6min分鐘，這表明了技術(shù)數(shù)據(jù)在實(shí)踐中意味著什么碑定。而這種生產(chǎn)率數(shù)值并不以損失精度為代價(jià)：調(diào)節(jié)回路的加強(qiáng)(Kv系數(shù))强缘，在傳統(tǒng)機(jī)床上一般在1～3m/(min·mm)，而新研制的產(chǎn)品則提高到了(5m/min·mm)不傅。
聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)旅掂，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)访娶，也不構(gòu)成任何其他建議商虐。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳崖疤，對此類作品本站僅提供交流平臺(tái)秘车，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻劫哼、圖片叮趴、文字如涉及作品版權(quán)問題，請第一時(shí)間告知权烧，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容丰躺，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn励邓。
