CNC多世界的速度，准确性和力量

大多数多主轴机构构建器已经从机械驱动到数控轴控制的过渡，同时增加了机床与独立主轴速度控制的灵活性。有趣的是，看出制造商在他们的机器上接近这些新技术的不同方式。本文介绍了德国建设者舒特等人的21世纪多主轴技术的探讨。

我对访问该公司的美国总部设在杰克逊，密歇根州的主机，是吉姆干线，总裁/ CEO，弗兰兹维斯鲍姆，技术总监。两人都被各地客商很长的时间，足够长的时间来体验科技翻天覆地的变化已经发生的多主轴机床市场。我曾在IMTS会见了吉姆和安排这次旅行，以了解舒特多主轴技术更详细的，以及它是如何在市场上得到应用。

哲学驱动技术

“我们的第一个完整的数控机床，电脑系列，是在1996年推出，”吉姆说。“这是我们不断开发和应用新技术的量产零件的平台。”

吉姆很快指出，为了技术而对新技术进行抨击，并不是Schütte进入市场的方式。他继续说道:“一个多世纪以来，确切地说是125年，我们在业内建立了声誉，这已经成为公司的理念，推动我们如何从现有技术中选择。”“如果某项技术不符合这一理念，我们将采取不同的方式。”

速度，力量和准确性，哲学中心。多轴自动过一个单锭机的原理优点是它能够减少循环时间用于制造零件的能力。“我们仍然相信，这就是为什么一个店选择运行一个多主轴，”吉姆说。“这是真的种上多生产工作发生了变化，因此需要新的技术，但周期时间缩短的追求驱动技术，我们实现的选择。”

电液轴

轴驱动或许是凸轮驱动的多和数控多工之间最明显的区别。而移动所述工具到切割的目的是准确无论所使用的运动控制系统的相同，有从中选择不同数控系统。

1996年，Schütte决定使用电液轴驱动器，为所有终端滑动和交叉滑动驱动，更换凸轮。速度，功率和准确性是这一决定的动机，并适合公司的多主轴哲学。

顾名思义，电动驱动器使用的液压流体和电子控制的组合来移动的轴。液压流体提供动力，和电子产品，在控制阀和线性反馈的形式，提供运动的精确控制。

Schütte将其轴驱动为模块。每个都配置为运动任务，结束馈送或交叉馈送。

如同任何液压致动器，使用活塞和汽缸产生轴运动。气缸内防止迷宫式密封件系统中的泄漏的液压流体。活塞加工为移植到允许正向和反向运动。

成功使用电液驱动的关键是精确控制阀门，使液压油进出气缸。它控制力量、速度和行进距离。

反过来，阀门是由处理器调节的。阀门和处理器系统是与博世公司联合创建的，以在最短的时间内提供有限的流体运动测量。除了液压和电子处理器，每个幻灯片都配备了一个线性刻度，以向处理器提供实际位置反馈。数字反馈回路以800hz频率工作，每秒反馈滑块位置800次。

在操作中，每个幻灯片的处理器通过CNC零件程序在给定的周期内完成其特定的任务。一旦幻灯片有了自己的程序，它的功能独立于CNC。

吉姆说:“基本上，我们可以以每秒800次的速度测量和控制通过阀门进入液压缸的油的精确流量，并根据程序调整滑块的运动。”“例如，滑动的进给速度为0.005 ipr，行程为1英寸。线性反馈是检查工具的位置与编程位置的比较。如果是在后面，阀门会轻微打开。如果在前面，阀门会稍微关闭。在每个轴上，这些调整是每秒800次。

“这是关于速度，”他继续。“该系统缩短了循环，从而减少了在线性刻度和运动控制处理器之间进行通信所需的时间量。此外，幻灯片只需要在循环开始和结束时将“讨论”到CNC。而不是从所有轴上用800个更新淹没800个更新的CNC计算机，而是从主处理器拍摄，每个循环只需要两个信号到CNC。“

进给力和精度

切削力是舒特归咎于其电轴的另一个属性。这些轴得到零间隙直接线性运动。液压活塞与所述切削刀具线。可用的轴推力是4000纳米或2952英尺 - 磅。作为安全特征，这些单元中的阀控制系统可被不编程为超过参数，以防止在磨损或断裂工具的情况下的损坏。

“多轴应用通常与高切削力相关，”Jim说。“成形工具和钻井作业是动力和周期时间相交的两个主要例子。这个想法是尽可能快地草拟出零件，然后引入半精加工和精加工操作。我们认为机器必须有能力进行粗加工和精加工，如单点车削精加工。电液驱动提供了两者。”

此外，该系统能够提供近公差规格的店铺必须具有竞争力。“我们的电液轴的分辨率为0.1微米。该分辨率为该工具提供了1微米的可用重复性，”Jim解释道。“这种公差是必要的，因为在多轴上运行的工作性质不断变化。紧公差加工能力，以及加工灵活性的需求，以消除对二次操作的需要。客户希望从机器上完整地卸下零件，而这种能力从精度开始。”

这些驱动器不会产生金属间的接触，因此运动部件不会磨损。这种设计提供的好处是，永远不必更换液压单元，因为磨损。这种无摩擦的能力也适用于零件加工。

吉姆说：“在单个处理中完成零件，削弱和去毛刺在切割过程中成为问题，”吉姆说。“在机械机器中，凸起凸轮可用于在给定循环中使用间歇移动中断进料。在我们的驱动器上，可以为主轴的每2.5转旋转，将载玻片的前向和反向进料组成的膨胀常规，该突破性的例程组成的载玻片的前向和反向进料到30％的点。在一部分上，枯萎病程在部分距离上翻译成3,500多个间歇运动。在慢动作中，它看起来像杰克锤子。在生产过程中，由于磨损，那种啄食例程将是使用除流体运动之外的CNC致动系统的强硬副本。“

主轴转速：左右逢源

轴进给仅是制造车削零件所需切削量的一半。主轴转速是等式的另一半。

大多数多轴机床制造商现在提供单独可编程主轴。这种创新允许速度和饲料组合是最佳的循环执行。

在其PC机线中，Schütte提供可单独的可编程主轴速度。然而，与电液轴滑块一样，公司采用自己的可编程主轴方法。

“在我们的六或八主轴PC机的主要主轴常规使用采取关闭主30马力主轴电机的中心齿轮装置驱动的，”吉姆解释。“如果应用程序可以使用独立的可编程的主轴转速被更好地产生，我们可以根据需要提供那些在尽可能多的站。

“以不同的速度运行我们的主轴，彼此独立，我们设计了辅助主轴电机，可以在任何机器的主轴上排列。这些是16-HP直接驱动的交流电机。辅助电动机接合施加其施加的主轴，然后从主轴驱动马达脱离。辅助电机独立地操作主轴，然后运行更快，更慢，顺时针，逆时针，主轴停止或C轴轮廓。“

弗朗茨是这样解释的:“在大多数应用中，前三到四个站点用于粗糙操作。在这些工位上，主轴转速控制不如主轴功率重要。对于这些操作，利用30马力的主电机结合电液轴馈动力是有意义的。随着作业向高位移动，优化单点、CSS、交叉钻削和精加工作业的速度和进尺，使用辅助主轴提供的可编程性和能力是很有意义的。”本质上，这种主轴驱动设置是一个混合-一个强大的主主轴驱动和全数控工作站需要它。

辅助电机安装在主轴箱出来的主轴鼓的圆周的工作区域和外部的。从一个位置到下一个滚筒索引，一个大齿轮布置接合辅助电机至主轴。

离合器使主轴脱离主电机，使主轴独立于主电机。安装这些电机与他们的连接外圆周的鼓允许连续单向分度的鼓。虽然大多数多轴应用程序不需要它，任何或所有六或八轴可以设置与独立的电机。

热稳定性等于准确性

热量是任何机床的敌人。由于容差变得更紧密，多主轴机器构建器必须考虑到设计中的热稳定性。

作为本问题的点头，Schütte在其PC的Multis的PC系列中使用环氧树脂花岗岩复合材料。这种类型的基材，长时间用于精密研磨，具有低的膨胀系数，为机器提供了热稳定的基础。

使用电液轴滑轨需要使用液压油冷却器。“我们恒温控制液压油温度在±2度，”吉姆说。“这种冷却器对于电液滑轨内的热稳定性是必要的。我们还使用切削液冷却器，并使其保持与液压油相同的温度。”

额外的好处

持续，使零件的多轴完整的动机是由机器制造商不客气。更多的旋转刀具性能，使用传感和subspindles backworking需求是未来的多主轴机床的浪潮。

PC机可以配置辅助设备，以适应特定的工作，并在以后工作改变时采用不同的选项进行改造。在多轴机床内，可以使用三种固定的回程工具或驱动和固定工具的组合来完成零件。

一个独立的副主轴，具有c轴的能力，结合背加工的刀具滑轨，字面上是一个多主轴内的数控车床。对于具有“无损坏”规格的工作，可以使用内部部件处理系统将成品部件从工作区域中取出，而不会造成表面损坏。

不断发展的技术

许多人敲响了丧钟多主轴。当然，吉姆采取例外。“我看到了多轴机床从过去的不同，而不是过时的未来，”他说。“目前仍然是大规模生产，很短的周期时间进行精确复杂的零件需求。施加CNC及其导致的灵活性多轴同时保持区别于多确保未来的速度，功率和精度。对于许多工作，也根本没有更好的方式来低成本地制造的零件。”