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龙门式巨无霸

来源:国际金属加工商情 发布时间:2023-03-28 168
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Emco Mesof公司的大型五轴龙门加工中心Megamill。经过双方的共同努力最终敲定了设备的供货时间——而供货时间也是百超公司决定是否购置的最重要条件之一。

作为板材加工领域的专家,百超公司需要在自己的生产过程中采用结构清晰的、节拍完美的工艺路线。在加工机床设备大型床身时,Emco Mecof大型五轴龙门加工中心Megamill就有很多优势。



只要百超和Emco公司走到了一起就没有解决不了的难题。“我们的激光切割系统及折弯机与创新的自动化、软件和服务解决方案的智能联网是板材行业实现全面数字化的关键。来自下游的需求的增加使得我们仅凭现有的生产能力无法应对日益增加的新订单。”百超公司生产经理Raphael Kopp说。他这里强调的“新”有着明确的定义和要求:“每个月有着很高的产量,床身长度3-4m、铣削时导轨的表面平面度误差为0.05mm,有着很高的生产灵活性。最重要的是,机床工作台的尺寸必须足够大,要为设备其他附件、模块留出适当的空间。”

辅助时间最少、生产效率很高


在这种情况下百超公司开始在市场上的搜索。经过四个月的走访调查、加工测试,百超公司终于找到了答案:Emco Mesof公司的大型五轴龙门加工中心Megamill。经过双方的共同努力最终敲定了设备的供货时间——而供货时间也是百超公司决定是否购置的最重要条件之一。


Kopp在谈到决定购买Megamill五轴龙门加工中心时说道:“最重要的决定性因素是它能够一边加工工件、一边装夹毛坯——工作台上同时有两个工件,一个正在被切削加工,另一个正在装夹、找正、夹紧。当第一个毛坯加工成成品零件后,可以将铣头移动到第二个零件的装夹位置开始新的加工。也就是说,大型五轴龙门加工中心Megamill几乎一直在切削加工,节约了大量的辅助工时。”

“实时供货”的生产过程


百超公司对生产节拍的要求很高。激光切割机的生产制造从切削床身开始到焊接床身、制造其他零部件、喷漆、组装、质量检验、设备调试和发货装运的整个周期只有15个工作日。这也要求Megamill五轴龙门加工中心必须能够3个班次生产,其中的1个班次还是无人值守的夜班。由于激光切割机的规格型号不同,因此共有五种不同的激光切割机床床身需要在五轴龙门加工中心上加工。床身的重量大约5t,每一个床身一次装夹之后的粗铣、半精铣和精铣三道工序的加工工时在12-16小时之间。其中,粗铣:切除毛坯表面,消除床身焊接时的内应力;半精铣:加工床身上所有的加工点,钻孔,加工螺纹;精铣:高精度的加工导轨表面(平面度:0.05mm/4m)和基准尺寸。



床身的生产工艺过程必须非常可靠。因为百超公司的仓库里没有床身库存。在这种情况下五轴龙门加工中心的停机或者加工过程出现废品会产生高昂的间接成本。因此,床身加工的工艺过程必须像“实时供货”一样可靠、准确。

铣削加工的同时装夹毛坯


Megamill大型五轴龙门加工中心的上方有一个龙门架,工作台长度(X轴行程)为15m,宽度(龙门架的Y轴行程)为5m,Z轴(梁中柱机构RAM的垂直行程)为1.75m。百超公司从Emco公司多种多样的配套铣头中选择了通用的万能铣头。这种万能铣头有两个运动轴,输出扭矩高达1000Nm,转速每分钟8000转,可以满足从零件粗铣到精铣的所有切削加工。由于它的结构设计非常紧凑,因此很容易在龙门架内的任何一处进行铣削。


Kopp表示:“沿各坐标轴的快速移动和铣头很高的动态性能为我们节约了大量的机械加工工时,尤其是我们必须在激光切割机床床身不同位置处加工50多个孔时。”


当然,在工作台上边加工边装夹零件的生产方式也是龙门加工中心的一大亮点。这也为在机床加工空间里清除切屑和装夹零件提供了很好的可能性和安全性。当工作台的一侧在装卸零件或者毛坯的时候,工作台的另一侧正在铣削加工着零件。由于Megamill大型五轴龙门加工中心采用了边加工、边装夹工件的工作方式,因此配备了两个控制台以减少操作者来来回回的走动。


移动龙门架的RAM梁中柱结构设计也是这台设备的亮点。在中空的横梁中,形状如柱的铣削头机构沿中空横梁上、下方各两条线性导轨移动并被“夹紧固定”。经过FEM有限元计数法设计的高刚性梁中柱机构满足了大型龙门铣粗、精加工的要求,并能确保所加工的零件的精度。整台设备采用了全封闭的外形设计,并配备有排屑装置。

高效的两轴万能铣头


五轴龙门加工中心的铣头是Emco公司自己生产制造的。该公司不仅有大量的不同型号的标准铣头,Emco公司还常常按照用户的特殊需要设计制造专用铣头。Megamill五轴龙门加工中心的铣削头有可旋转和摆动两个坐标轴方向的运动,而且这些运动都是由电力驱动的、无级调速的运动。铣削头既可配用齿轮箱驱动的铣削主轴也可以配用高速铣削电主轴。


特殊的铣削头结构设计使其能够在切削零件底部时偏转15°,或者偏转到与工作台平行的位置(0°)。这是很有益的,因为不必考虑各轴移动时的运动补偿,简化了数控程序的编制和省去了调用子程序。铣削头由集中控制的内部冷却系统为铣刀提供冷却液,同时这一系统也承担着电主轴和大扭矩电机的冷却任务。


对百超公司来讲,铣削头运动学是一个新领域。而Megamill五轴龙门加工中心的铣削头上两个坐标轴方向的运动不能在控制面板那里编写控制程序,而必须购买CAM编程工具,Emco公司也积极推荐使用这一工具。因为它会大大减轻坐标系转换、铣削头回缩顺序等的编程难度——Emco公司可以向客户传授多年来在这方面积累的专业技术知识和经验。

无人值守的铣削加工


原来采用人工手动在工作台上装夹、找正激光切割机床身的操作是一件费时费力的工作。百超公司在磁性吸盘夹具领域的丰富经验使他们想将这一夹具技术也应用到Megamill五轴龙门加工中心的切削加工中。首先对激光切割机床身进行“粗调”——初步调平,使其能够可靠地放置在五轴龙门铣的工作台上。然后通过调整楔块调整床身各定位夹紧点处的电磁吸块的高度位置,通电之后就能牢牢地吸住床身了。


这种装夹方式对消除粗铣后被加工零件的内应力方面非常有益,省时省力。粗铣后释放内应力的操作可以由数控程序来完成,完全不需要操作者动手。Emco公司编写了释放内应力的子程序并将其保存在控制系统中。在五轴龙门加工中心的切削加工程序中用M指令就可直接调用。这样的结果就是:完全无人值守的自动加工,安全可靠,可重复使用。


“我们在项目实施过程中建立起来的、非常好的客户供应商关系实现了我们的新想法——用磁性吸盘夹紧激光切割机床身。”Kopp总结说道。

要的就是这样的设备


Megamill五轴龙门加工中心投产使用已经四年多了,百超公司的领导人Fabian Furrer说道:“这就是我们需要的设备。”他还特别强调说道,我们对机床设备提出的所有要求都得到了充分的满足,将来还要更好地利用这台设备实现自己的更大的目标。他已经有了具体的想法:“我们优化了切削加工时间,实现了更高的生产能力,目前实现了30-40%的无人值守自动化生产。但这不是终点,我们还将扩大无人值守的生产加工工作量。有了这台设备是绝对没有问题的。”

本文译自德国Werkstatt und Betrieb杂志


来源:荣格-《国际金属加工商情》

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