Как выбрать вертикальный обрабатывающий центр
Мощность, скорость, точность
Целью каждой операции по металлообработке является скорейшее удаление металла в пределах допусков. Проблема для каждого цеха заключается в том, чтобы определить, какой объем съема металла, как быстро и какие допуски требуются от вертикального обрабатывающего оборудования. Существует множество взаимосвязанных факторов, влияющих на мощность, скорость и точность VMC, но три основных фактора включают в себя систему привода шпинделя, операционную систему станка (числовое программное управление) и систему привода оси. Система привода шпинделя подает питание на режущий инструмент для удаления металла. Система управления или «операционная система машины» является мозгом VMC и координирует движение машины. Система привода оси – это «езда». Насколько плавным является движение вертикального обрабатывающего центра и как это отражается на деталях, которые неизменно точны и имеют приемлемое качество обработки поверхности? Качество системы привода «езды» или оси является функцией конструкции рамы и системы движения X-Y-Z. Это аппаратное обеспечение машины, которое определяет жесткость, способность гашения вибраций и устойчивость к боковой тяге. Это баланс между этими тремя критическими областями (мощность, скорость, точность), который вы должны оценить в соответствии с потребностями вашего магазина, чтобы получить лучшую покупку за свои деньги.Материал
Основные требования к вертикальному обрабатывающему центру, такие как частота вращения шпинделя, крутящий момент на низких оборотах и высокая мощность на высоких оборотах, устанавливаются материалами, которые вы обрабатываете. Например, мягкие материалы требуют более высоких скоростей для чистовой обработки, в то время как твердые материалы требуют низкого крутящего момента, а также жесткости для снижения влияния боковой тяги.Ниже приведен список часто используемых материалов, соответствующих требованиям машины, а также функция или функции, отвечающие этим потребностям.
Объем производства
Мы все можем согласиться с тем, что пропускная способность важна. Но производительность прототипов и небольших тиражей требует других функций, чем при длительных производственных циклах. Если вы работаете с прототипами, то важно, что делает настройку быстрее и проще: редактирование программы, доступ к управлению из рабочей зоны, высота стола и система охлаждения для термической стабильности. Если вертикальный обрабатывающий центр предназначен для длительных производственных циклов или специализированных производственных циклов, то автоматическая загрузка и удаление стружки будут занимать важное место в вашем списке.
Качество
Качество является функцией управления, энкодера, системы путей, конструкции и жесткости. Система управления должна быть точной и периодически калиброваться. Существует несколько различных типов энкодеров, включая поворотные энкодеры, стеклянные весы и лазерные весы. Они обеспечивают все более высокую точность на более высоких скоростях.Еще одна проблема заключается в системе путей, которая влияет на жесткость, гашение вибраций и способность выдерживать боковую тягу при тяжелых операциях обработки.
Операции механической обработки
Характеристики VMC, необходимые для обработки алюминиевой формы с 3D-контурами, такие как высокая скорость выполнения программы, концентричность шпинделя и нарастание/уменьшение, не обязательно являются теми же характеристиками, которые необходимы для сверления отверстий в латуни. Если вы делаете 2D-детали, то важны высокая скорость подачи и скорость смены инструмента. Вы должны согласовать свои потребности с вертикальный обрабатывающий центр.Система привода шпинделя
Как правило, шпиндель считается сердцем VMC. Шпиндель удерживает инструмент и выполняет операции по резке металла. Шпиндель должен иметь постоянное биение, жесткость, крутящий момент качения, низкое тепловыделение и термическую стабильность. Несмотря на то, что станкостроители стремятся к гибкости, большинство шпинделей лучше справляются с некоторыми задачами, чем с другими. Например, шпиндель, который обрабатывает алюминий на высоких скоростях, может не обладать такой же способностью резки металла на низких скоростях, как шпиндель, предназначенный для операций резки с низкой скоростью и высоким крутящим моментом.Шпиндели бывают разных значений скорости, крутящего момента и мощности. В предыдущем разделе о материалах мы упоминали, что материал заготовки влияет на скорость, крутящий момент и мощность. Поскольку односкоростной вертикальный обрабатывающий центр ограничивает диапазон скорости, крутящего момента и мощности, многие вертикальные обрабатывающие центры используют зубчатые или ременные передачи с двумя или тремя скоростями для увеличения крутящего момента на низких скоростях. Но трансмиссии вызывают трение на высокой скорости, причем зубчатые передачи вызывают большее трение, чем ременные передачи. Таким образом, на высоких скоростях мощность двигателя шпинделя отнимается для компенсации трения. Трение, создаваемое зубчатыми передачами, приводит к нагреву и вибрации, которые должны рассеиваться за счет охлаждения для обеспечения термической стабильности и конструкционных технологий, изолирующих вибрацию. Альтернативой трансмиссиям является электрическая трансмиссия, которая использует две разные обмотки двигателя для создания двух диапазонов скоростей.
Доступны различные подшипники шпинделя, такие как обычные роликовые, шариковые или гибридные подшипники, керамические подшипники, гидростатические, воздушные, магнитные и комбинированные. Каждая из несущих систем имеет свои сильные и слабые стороны. Роликовые подшипники жестки и долговечны, но могут выделять тепло, что снижает производительность. Как правило, шарикоподшипники выделяют меньше тепла и работают намного быстрее, чем роликовые подшипники, но не такие жесткие. Гибридные подшипники с керамическими шариками и стальными кольцами могут работать быстрее, чем обычные шариковые подшипники, потому что они имеют меньшую массу и большую жесткость, но с большей вероятностью выйдут из строя при столкновении из-за своей хрупкости.
Гидростатические и гидродинамические подшипники поддерживают вращающийся элемент с помощью жидкостной пленки. В низкоскоростных системах гидростатические подшипники могут быть очень жесткими и без трения, а в высокоскоростных системах либо не являются жесткими, либо требуют охлаждения. Выработка тепла не является проблемой с воздушными подшипниками; Однако они не являются жесткими и могут быть неустойчивыми. Магнитные подшипники обладают лучшими характеристиками управления, чем пневматические, но должны быть защищены от ударов.
Строительство
В большинстве вертикальных обрабатывающих центров используются отливки из-за их превосходной общей прочности и характеристик гашения вибраций, а также низкой стоимости. Отливки должны иметь одинаково толстые стенки, потому что изменение толщины стенок может вызвать проблемы с охлаждением и деформацией. Тонкие участки могут стать хрупкими и вызвать деформацию под нагрузкой.В некоторых вертикальных обрабатывающих центрах используются сварные детали, которые обычно изготавливаются из стали. В небольших количествах сварные детали стоят дешевле отливок и являются более жесткими и прочными по сравнению с отливками того же размера и веса. Как правило, сварные детали более жесткие, чем литые, и имеют меньшие демпфирующие характеристики. Таким образом, они хорошо работают на низких скоростях, но на высоких скоростях сварные детали более восприимчивы к вибрации и вибрации, которые могут привести к шероховатой поверхности.
Новые и более легкие материалы, такие как композиты, алюминий и титан, также используются в станкостроении. Эти материалы могут обеспечить значительные преимущества в новых машинах с более высокими эксплуатационными характеристиками. Например, уменьшенная масса облегчает разгон и замедление. Использование композитных материалов увеличилось благодаря высокому соотношению прочности и жесткости к весу, а также термической стабильности.
Путевые системы
Система направляющих станка включает в себя несущие компоненты, которые поддерживают шпиндель и стол, а также направляют их движение. Коробчатые пути и линейные направляющие являются двумя основными типами систем путей. Каждая система имеет свои положительные и отрицательные характеристики. К сожалению, один тип системы путей не подходит для всех приложений. Таким образом, когда вы ищете станок, вы должны подобрать систему для вашего конкретного применения.Мы считаем, что коробчатые системы обеспечивают вертикальный обрабатывающий центр с более длительным сроком службы и меньшей вибрацией, что позволяет изготавливать более точные детали. Характеристики гашения вибраций коробчатых направляющих продлевают срок службы инструмента и обеспечивают более гладкую обработку поверхности. Если для вашего применения требуется высокая точность и возможность обработки сложных материалов с жесткими допусками, то вертикальный обрабатывающий центр с системой коробчатых дорожек, скорее всего, станет оптимальным решением.
ЦПМ с линейными направляющими обеспечивают более быстрое позиционирование; Тем не менее, они имеют пониженную способность гасить вибрацию, выдерживать боковую тягу и противостоять повреждениям при столкновениях. Если первоначальная стоимость вертикального обрабатывающего центра вызывает беспокойство, обрабатываемые материалы не представляют сложности, тяжелые операции черновой обработки/резания не требуются, а допуски/качество поверхности не так критичны, то станок с Обрабатывающий центр с линейными направляющими может быть хорошим решением.