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超精密加工中心的杰出性能
作者:StarragHeckert AG    来源:国际金属加工商情
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加工中心/FMS展厅
车铣加工中心, 铣削加工中心, 钻铣加工中心, 镗铣加工中心, 五轴加工中心, ...
SPC(超精密加工中心)7120 SIP卧式加工中心(HMC)结构紧凑,刀具和工件装卸迅速,非常适合各种生产应用,标准加工精度达到4怠4诵滦蚐PC 7120 SIP的关键接触表面(导轨等)均采用手动刮研,以保证绝对平滑、精确,及很高的重复运动精度和使用寿命,同时机床还配备成套温度控制装置:通过对机床关键部件(主要子组件、床身、工作台及底座等)配备热对称配置及隔离和膨胀补偿措施而实现。

SPC 7120 SIP配备一个卧式主轴,具有很高柔性,并配备大量可以对机床进行修改从而满足大量应用需要的选件,以确保满足特定客户需要。

SPC 7120 SIP的卧式主轴保障了最大切削功率的需要。变速交流50 kW主驱动电机的转速达10,000 r/min(可选)。在强力铣削C 45钢的过程中,通常切削量为1,800 cm3/min。主轴锥度为HSK-A 100或 ISO 50、BT 50 或CAT 50。刀具通过液压借助一个板簧组件夹紧和松开。

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卧式主轴紧凑而抗弯曲和扭曲,配备四个高精度轴承,带有低维护油脂润滑,可以保证高速度、低噪音运行和持续一致的精度。标准配置包括在换刀过程中通过压缩空气对主轴锥部进行清理,吹干净刀具的内部冷却液加液管线;用于主轴装夹定位的主轴电子找正设施等。用直接路径测量系统来测量所有直线坐标轴的绝对长度。测量系统为封闭式,充有压缩空气,可以防止被污染。

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SPC 7120 SIP配备一个卧式主轴,具有很高柔性,并配备大量可以对机床进行修改
从而满足大量应用需要的选件,以确保满足特定客户需要。

SPC 1720 SIP的行程范围为 X轴1,200 mm、Y轴950 mm、Z轴1,200 mm。切削进给速度为40 m/min (X, Y及 Z轴),所有三轴的快移速度为40 m/min。B轴的快移速度为25 U/min。X、Y轴加速度为6.5 m/s2,Z轴为3.5 m/s2。所有直线轴的精度为:定位精度 <0.004 mm;重复定位精度<0.002 mm,最大反向间隙宽度Umax <0.001 mm。

湿式加工在30 l/min的最大冷却液流速下进行。在SPC 7120 SIP中,冷却液通过可调锥形喷嘴或通过主轴和刀具中心送进—最高压力80巴,可编程设定。依据所加工的材料,冷却液供应单元配备一个反向冲洗过滤器,一个非磨损式重力过滤器或真空回转式过滤器。选件包括冷却液温度控制、排放物抽空及火灾安全装置(例如在加工镁时使用)。布置在机床床身下方正中、750 mm宽的切屑传送带可以确保最大体积的切屑排放,同时为干式加工提供最好的条件。

SPC 7120 SIP的直接驱动数控转台及绝对角度测量系统为多面加工提供了理想条件。标准进给精度为0.0001°,回转速度为25 r/min。基于工件质量进行回转轴加速度自动调节可作为选项提供。工件托盘的两个前进驱动装置完美满足重托盘负载的重量以及相对于运动进行调节的动态要求。工件托盘尺寸最高达630 x 800 mm2,可以配备能够承受最高240巴装夹压力的快速连接单元。最高托盘负荷为1,500 kg。

工件在加工不中断的情况下往/从装夹板上装卸。装夹位置采用回转式设计,带4 x 90°分度,大大简化了工件装夹。由一个液压冲程/摆动装置将托盘从安装位置交换到工作位置。托盘交换时间为25秒。

SPC 7120 SIP的自动换刀装置(ATC)通过最佳设计而减少非生产空闲时间。链式刀库和主轴之间的换刀时间为8秒(切屑到切屑)。链式刀库有60(可选80)个刀位,最大刀具直径为325 mm,长度600 mm,单把刀具重量最高为25 kg。在刀具长度为600 mm时,不需要进行不精确而费时的反镗现象。对于需要更多刀具的场合,SPC 7120 SIP HMC可以配备能装180、240及320把刀的塔式刀库。塔式刀库可装刀的最大长度为600 mm,直径325 mm。

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SPC 7120 SIP的自动换刀装置(ATC)通过最佳设计而减少非生产空闲时间。

SPC 7120 SIP配备Sinumerik 840 D(可选Fanuc 31i)控制系统。数控系统结合集成的PLC及数字SIMODRIVE 611 D,可以确保最高的生产率、加工精度及过程稳定性。

瑞士日内瓦精密仪表协会,(SIP)这个名称是制造技术最高工艺精度的代名词。无论何地,无论何时,在任何质量及精度都要求非常严格的场合,均可看到SIP机床忙碌的身影。

SIP产品范围包括卧式和立式超高精三、四、五轴机床。因此,SIP对即使1 祄也具有决定性意义的每种技术挑战都提供了最佳解决方案。SIP很自豪地在航空工业、精密机床行业、刀具和模具制造行业及高性能电机原型制造行业拥有最高的声誉。

尽管构成属性及特殊机床部件必定对SIP技术的非凡精度及重复精度作出了一定贡献,但是瑞士员工独特的专业技能却是这方面罕见的因素。所有关键表面都通过手动刮研,从而确保整个使用寿命周期内完美的几何特性并充分保证投资价值,几十年如一日地维护并增加投资价值。

斯达拉格海科特此外还在加工钛及镍基合金特别是铬镍铁合金、蒙乃尔高强度耐蚀镍铜(锰铁)合金、镍铬钛耐热合金及耐蚀镍基合金等方面多年处于行业领先者地位。通过与冶金学家及金属科学家合作,斯达拉格海科特 SIP在这些非常用金属、合金及超级合金的可加工性研究方面处于领先地位。因此,斯达拉格海科特已经被中国政府选为官方优选的铣削技术供应商。

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加工主轴配备一个50 kW交流电机,无级变速范围为20~4,000 r/min。
刀夹锥度为 HSK-A 100 (SK 50, CAT 50)。机床的直线坐标轴具备非常高的精度,
定位精度<0.007 mm,重复定位精度<0.004 mm,最大反向间隙<0.004 mm,
因此可以保证复杂零件的加工精度。

新“运动员”系列机型

在体育方面取得最高成就的人,被授予“世界级运动员”的称号。加工中心同样如此,是更快、更强、更精确、成本更低地进行生产所必须的。最新一代大型加工中心 - HEC 1000 Athletic(运动员)、HEC 1250 Athletic及HEC 1600 Athletic—都完全满足这些需要。

如今,制造边长达3000 mm、重量达13000 kg的重大型工件甚至更经济更灵活。新的HEC运动员系列机型的特征如下:

更高的加工范围(达3000mm)
最佳加工空间条件,工作主轴横移端部位置改善(托盘中心前225 mm)
快移速度达 40 m/min
主轴功率更高(达53 kW),速度更快(达7,500 r/min)
适合的刀具最长达800 mm
最佳冷却液预处理和排屑操作

柔性及模块化结构是刀具和工件装卸装置所具备的特征,同时也是主轴的结构特征。例如,可以在带交流电机的卧式主轴或电主轴(带有可扩展式数控主轴套筒)与用于5面加工的摆动卧式/立式主轴头之间进行选择。因此,加工中心可以非常理想地满足客户的特定需要。

无论是作为一台独立式机床,作为带附加托盘的生产单元,还是集成到柔性制造系统中,“运动员”系列HEC加工中心均可以保证低成本的高精度生产。

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新的HEC运动员系列机型的特征如下:更高的加工范围(达3000mm);
最佳加工空间条件,工作主轴横移端部位置改善
(托盘中心前225 mm);
快移速度达 40 m/min;主轴功率更高(达53 kW),速度更快(达7,500 r/min);
适合的刀具最长达800 mm;最佳冷却液预处理和排屑操作。

HEC 1600P尤其具有最高的通用性,它结构紧凑(14,500 x 9,800 x 5450 mm),带有最佳子组件,采用十字床身结构,适合多种定制解决方案。X轴行程为2,800 mm,Y轴为2,000 mm,Z轴为2,100 mm。加工范围达3 000 mm,可扩展式数控主轴套筒行程为500 mm。直线坐标轴的快移速度高达40 m/min,位移坐标轴具有很高的动态响应速度,采用数字伺服驱动装置驱动。

加工主轴配备一个50 kW交流电机,无级变速范围为20~4,000 r/min。刀夹锥度为 HSK-A 100 (SK 50, CAT 50)。机床的直线坐标轴具备非常高的精度,定位精度<0.007 mm,重复定位精度<0.004 mm,最大反向间隙<0.004 mm,因此可以保证复杂零件的加工精度。

除了具有很高的柔性及通用性外,HEC 1600还配备一个数控主轴套筒,它为加工大型齿轮箱外壳、扭矩支架及行星齿轮架(如航空和发电行业)实现了“大跃进”。这种数控主轴套筒具有以下参数:转矩2,150 Nm、驱动输出功率56 kW;转速4,000 r/min,预热时间5 s;数控主轴套筒的行程为750 mm,快移速度为1,000 mm/min。

数控主轴套筒之所以具有很高的精度,是因为它配备自动温度补偿装置,可以对热影响进行补偿并通过一种独立的冷却单元冷却主轴套筒及主轴套筒轴承而保证主轴套筒的热稳定性。

HEC 1600的数控转台装夹面积为1250 x 1600 mm,反向间隙为3°,分辨率为0.001°,加工范围为3,000 mm。最大承重能力为13,000 kg,最大工件高度为2,200 mm。

HEC运动员系列精密加工中心配备不同类型的自动托盘交换装置—要么采用双托盘交换器(HEC 1600的标配),要么可选三、四个托盘交换器。随着商业需求不断增长,零件类型不断增加,这种柔性非常重要。

自动换刀装置(ATC)可以装刀的最大直径为325 mm(采用塔式刀库为340 mm),最大长度为800 mm。最大刀具重量为35 kg(采用塔式刀库为50 kg)。链式刀库具有60或80个刀位,刀具最大直径为325 mm (T型刀具直径最高可达500 mm)。换刀时间为12 s。刀具重量为15 kg。可选塔式刀库有240个刀位。

HEC 1600为干式和湿式加工提供了最佳条件。这方面有利的因素包括:超快排屑能力(因为采用了两个切屑传送带)、适合干式加工的最少量润滑、通过喷嘴以120 l/min的速度供应外部冷却液以及通过主轴中心以60巴的压力供应内部冷却液;冷却液箱容量为2,500 l;对切削材料进行冷却液预处理的方式非常灵活,采用反向流动过滤器、涡轮过滤器或羊毛重力过滤器;通过对加工主轴、丝杠及分区轨条滚柱导轨进行油脂润滑保证低维护。

采用Sinumerik CNC 840 D(Fanuc 31i可选)及集成PLC实现先进的过程控制和监控。通过激光光垒进行刀具寿命检测、3维传感器测头及直接刀具破损监测。除了刀具速度监测、功率和扭矩监测及刀具编码及远程诊断外,还通过激光进行刀具测量。

HEC 1600通过以下几方面实现高度用户友好性:一个回摆式操作员面板、装卸工位良好的可接近性、一个完全封闭的工作空间面板、用于工件清洗的波浪喷头及工作空间排放物抽出装置。

此新型HEC运动员系列机床还可以通过一个模具包件以及通过现有控制选项,诸如成形、气缸铣削路径及样条插补等实现刀具和模具工业其应用领域的扩展。此外,通过附设(可以将机床无缝扩展为柔性制造系统的)带有五个或六个工件托盘的半圆形工件库及一个或多个平面的直线工件库,可以实现更高的自动化程度。

斯达拉格海科特股份公司

斯达拉格海科特(StarragHeckert AG)通过其加工中心产品确立了自己在机床市场的领先者地位。将取得成功且经过市场验证的优势与最新技术发明及创新性概念结合为一体。斯达拉格海科特在全球为航空、能源、运输及精密机床工业提供技术先进的各种精密铣床,以及提高生产率的软件及工程解决方案、工程及过程优化项目及大量专用刀具等。该公司拥有接近150年的技术创新历史,可以帮助客户提高生产率、效率、精度及创新能力。

新五轴应对精度和功率的挑战

通过推出STC 800,斯达拉格海科特再一次在五轴加工技术领域实践了自己技术领先者的声望。该产品的开发目标是利用模块式加工中心灵活地配置,从而满足新生产概念的不同要求。

该机床具有最高的稳定性及性能,同时结构还非常紧凑。这些是生产铝、钢、钛及其他难加工材料复杂零件的关键条件。

借助精益求精的技术,STC 800提供大量加工解决方案 — 尤其是在飞机和发动机制造、蒸汽和燃气涡轮机制造和生产工程及机械工程方面。

在对当今用难加工材料制成的叶轮及整体叶盘进行成套加工时,精度和高柔性非常关键。通过几十年在流动表面五轴加工方面获得的经验,拥有在各个方面支持用户所必需的专有知识。

STC 800非常适合加工复杂工件,因为加工是在五轴联动方式及任意要求角度下进行的。在机床上可以采用立式铣头、超长刀具及大直径桥装刀具。回转轴及倾斜头非常精确地操作,并通过一次或多次装夹实现对五个面的经济加工。

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如果高科技行业的操作想取得成功,那么它们必须具有很高的灵活性。生产周期变得越来越短,同时需要生产的部件品种越来越多。这正是STC 800具有特殊优势的地方,因为它是专门设计用于满足生产技术不断变化之需求的。借助机床的模块化设计,可以非常灵活地满足所有技术要求。

STC 800的框架具有非常高的刚性,通过FEA(有限元分析)加以计算和优化。这是该机床具有优异静动态性能及可以保证优良过程稳定性的原因之一。即使在极端切削条件下,诸如在加工难加工材料时,驱动功率也可以得到完全发挥。稳定而低振动的加工保证了较长的刀具寿命,从而直接形成更高的生产率和盈利能力。

可以提供大量不同转速范围、转矩及功率的高性能主轴供用户选择。可以采用最新式刀具。非生产时间因较高的快移速度可以降低,而可以以模块化方式扩展的刀具及工件装卸装置也在汽车行业通过了彻底考验。

为了降低停机时间,斯达拉格海科特已经开发了图形辅助的诊断系统SAM。通过该软件,用户几乎可以一瞬间确定故障的根源,且机床给出的诊断信息可以帮助消除这些故障。

坐标轴驱动装置和导轨:带数字控制和调节系统的高动态性驱动装置具有很高的进给力,适合重负荷切削,所有五个坐标轴都配备低维护三相伺服电机、预紧式、经过磨削和无反向间隙式滚珠丝杠及绝对光学测量系统。此外,驱动装置和导轨均处于工作范围以外。带循环滚柱块的大尺寸、刚性、精密直线导轨对保证高加工质量及长期精度的预紧导轨架进行了补充。

工作台 :托盘装夹表面尺寸为800 x 800 mm,最大工件承重能力为2000 kg。X轴行程为1650 mm,Y轴1200mm,Z轴1300 mm。摆动直径为1400 mm。CNC转台B轴的行程无限制。B轴是第四个联动轴,操纵带装夹锥体的托盘接口,并带有同心、水冷直接驱动装置,具有高驱动转矩和较高转台转速等特征。A轴铣削主轴是第五个联动CNC轴。A轴的行程为 -100°/+ 60°,在两侧带有稳定滚柱轴承,通过直接光学距离测量和低磨损蜗轮驱动实现较高的定位精度。其他性能特征包括较高的转矩、液压坐标轴装夹及重负荷切削等。

X, Y, 及 Z的快移速度为60 m/min,A轴为12 r/min,B轴为60 r/min。

电主轴:同心安装、水冷式高性能同步/异步电机(电机主轴1: 60 kW, 81.6 马力, 15,000 r/min; 电机主轴2: 70 kW, 93.9马力,24,000 r/min),带有通过外圈直接进行油气润滑(直接润滑系统)、可变液压轴承预紧、拐角速度以内恒转矩矢量控制、拐角速度以后恒功率控制等功能。标配内部冷却液、用于测量轴承温度的传感器、带补偿的热主轴增长及过程中振动监控等。

齿轮驱动型主轴 :驱动通过一个两档齿轮箱进行,通过一个37 kW、49.6马力、940Nm转矩的电机实现最高8000 r/min的转速。标配大尺寸精密混合轴承、油气润滑及内部冷却液。

刀具装卸功能 :带有大量刀具管理方法:一个60及80个刀位的链式刀库、一个最多有240个刀位、适合锥度为ISO 50及HSK-100的塔式刀库、及适合锥度为HSK-A63、拥有240个刀位的链式刀库。刀库加载在加工过程不中断的情况下进行。通过一个双臂换刀装置可以实现快速换刀。选项包括加工区域内通过激光进行断刀检测及刀具编码功能等。

排屑 :通过快移工作台中一个较宽的切屑传送带实现安全而快速的排屑过程。STC 800配备一个集成有工件/托盘喷头的冲洗系统,非常适合湿式和干式加工。

冷却液源:真空羊毛带式过滤器(Vacuum fleece band filters)或低维护反冲洗涡轮过滤器和内部冷却设施,可以编程设定为10巴~70巴。可选进行冷却液温度调节。

工件搬运 :回转式装/卸托盘工位,带有4 x 90°分度及最高有6个连接的可选液压或真空偶联装置。通过提升-转动系统进行快速托盘更换。

控制和系统功能 :通过带集成PLC的Sinumeric CNC 840 D实现高级过程控制和监控,可以通过超前处理及动态预选功能在高速加工中保证轮廓精度。还配备依据加工复杂性及材料等进行的驱动参数调节、图形诊断系统“SAM”、远程服务及带空调的控制柜等。

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系统扩展及系统功能 :STC 800的未来配置包括扩展为一个带直线或圆形托盘库的加工单元、将多台机床与单层或多层直线加工库相连,包括所有系统控制软件等。

斯达拉格海科特为具体的生产要求提供单独适配的解决方案。我们富有经验的技术专家队伍将帮助客户设立新的生产里程碑。范围包括生产时间的计算、最佳刀具的选择到成套编程及在我们的‘优异生产中心’进行中试生产等。我们将在各个方面对客户提供支持,以确保生产的正常启动。

对新技术解决方案的评判仅仅通过它们给客户带来的利益进行,因为客户才是新技术解决方案的实际用户,且这种做法需要持续多年。因此,我们在开发新解决方案时,不是完全依赖于剧烈的变革,而是依赖于目标定向明确的科技进展。

STC 800,一种动态5轴加工中心,在柔性和加工能力方面建立了新的标准,适合加工一些最难加工材料 — 铝、钛及镍基合金等。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2/18/2009)
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