车削工序中的高效驱动

来源:荣格

发布时间:2018年10月9日下午 01:10:27

多轴自动机床将多个加工操作集成在一起,以减少操作时间和工作空间。本文重点介绍了来自Kollmorgen的AKM伺服电机如何为数控多轴机床制造商提供金属切削的全方位解决方案。

MS40C-8,是一台由数控机床领导品牌INDEX生产的8轴金属切削机床,用于复杂零件的全自动化加工。它由Kollmorgen提供伺服技术驱动,被认为是金属加工领域真正的全方位解决方案提供者。

双四轴加工在生产成本效益高的简单零件时,产量可以达到两倍。INDEX提供的解决方案既可用于大批量生产精密零件,同时,因为其设置调整时间非常短,也同样适用于较小批量零件的生产。“我们是数控多轴机床的先驱,”INDEX数控多轴机床开发与设计负责人Karl-Heinz Schumacher说。目前全世界有数千台这样的机床在使用。

针对尺寸精度的要求

INDEX同时专注于销售标准机床和为客户提供配置齐全的特殊机床这两个方面。多轴数控机床主要用于生产将来会装配在车辆系统中的一些零件。其中包括:注射泵组件、阀门针、小齿轮或喷油器喷嘴——所有这些零件的特征是具有公差等级为IT5级的精度要求。

INDEX MS40C-8多轴自动车床的核心部件是紧凑型主轴鼓轮,带有8个采用同步驱动技术,并采用液体冷却的电主轴。这些电主轴转速可达到7,000 rpm,功率达到24kW,扭矩高达57Nm。这些电主轴具有无级变速控制,高扭矩和紧凑设计的特点,并且不需要维护。由于主轴和刀架数量的增加,MS40C-8完全能够在一个工序中加工高度复杂的零件。机床有两个同步驱动的旋转主轴,每个主轴都有7把刀具进行加工,其中4把可以是动力刀具。另外,机床的另一大特点是2把刀具在工件上进行同步切削。

完美的工件加工流程

在任何情况下,MS40C-8的最佳速度和进给速率都可以根据每个主轴的位置和切削刃的不同进行配置,甚至在切削过程中也可进行修改。集成在主轴鼓轮中的8个液体冷却的电主轴都非常灵活,无需维护,并由同步电机驱动。INDEX机床系统中的同步驱动电机还具有高质量的控制机制和高扭矩密度的优势。最优的功率-体积比使得INDEX在设计过程中可以采用较小的驱动器配合使用。合理的使用工作空间,在紧凑的工作区域内将显得尤为重要。

没有齿轮就意味着运动部件更少,不但可以将传动间隙 改善为零,而且还可提高驱动系统的整体刚度。

没有齿轮就意味着运动部件更少,不但可以将传动间隙改善为零,而且还可提高驱动系统的整体刚度。

Kollmorgen的AKM伺服电机被安装在机床十字滑架上,INDEX使用它来驱动刀具的定位轴。AKM的扭矩密度允许INDEX在无齿轮传动的情况下将旋转运动转换为线性运动,采用滚珠轴承的主轴即可直接连接到电机轴。“没有齿轮就意味着运动部件更少,不但可以将传动间隙改善为零,而且还可提高了驱动系统的整体刚度。” Kollmorgen的Metin Han说。作为大客户经理,他接到了INDEX的要求,并设计出合理的解决方案。“我们需要零间隙和高刚性的切削,主要是多头螺纹切削,因此刀具需要始终在螺纹连接上精确地完成下一个加工步骤。”Schumacher解释道。

在工作区域内直接驱动

AKM伺服电机是专门针对INDEX的需求而设计的,并经过严格的IP67防护测试,旨在尽可能保持工作区域的可靠性。电机可以直接安装在十字滑轨上,这样可以将该单元直接引入到加工区域而不会影响其使用寿命。“这是AKM伺服电机的一个优势”,Schumacher说。这样就只留下了连接电缆。如果这些电缆也长期暴露在外,将受到加工铁屑的影响。因此,Kollmorgen将这些电缆放置在专为满足INDEX需求而设计的金属电缆管道中。这些设计安全地保护了伺服驱动器及其电缆,保证其在飞来飞去的铁屑和工作区域内压力高达80巴的切削油的环境中而不受影响。

虽然Kollmorgen的AKM伺服电机是为INDEX 的数控多轴机床而设计的,但它依然可以无缝地安装到其他机床的整体自动化结构中,无需耗费时间进行调整。通过DRIVE-CliQ进行连接就是一个例子。它 使得AKM伺服电机的性能优势可以在金属加工的Sinumerik控制单元中直接得到应用,无需受制于连接技术。到目前为止,任何想要使用这些西门子系统专有电机以外的、由其他制造商生产的电机的客户都必须依赖特殊且昂贵的DRIVE-CLiQ传感器模块。“DRIVE-CLiQ可用于AKM电机,允许我们继续1:1地处理位置信号,无需任何SMC模块——它们将耗费了更多的空间和金钱,”Han补充道,“这使得我们可以在这个应用中充分利用AKM伺服电机的性能优势。”

与DRIVE-CliQ配合使用,是Kollmorgen的伺服电机如何适应多样化的数控技术和和自动化技术的一个例子—特别是在金属加工领域。这两者的结合,可以实现在机床的封闭系统之外使用驱动器,而不会带来任何不便,更不会损失任何的性能优势。

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