Как выбрать вертикальный обрабатывающий центр
Мощность, скорость, точность
Целью каждой металлообрабатывающей операции является удаление металла в пределах допусков как можно быстрее. Вопрос для каждого магазина заключается в том, чтобы определить, сколько металла удалено, как быстро и какие допуски требуются от VMC. Существует множество взаимосвязанных факторов, которые влияют на мощность, скорость и точность VMC, но три основы включают систему привода шпинделя, операционную систему машины (компьютерное числовое управление) и систему осевого привода. Система привода шпинделя обеспечивает питание режущего инструмента для удаления металла. Управление или «машинная операционная система» является мозгом VMC и координирует движение машины. Система осевого привода — это «поездка». Насколько плавным является движение VMC и как это переводится в детали, которые неизменно точны с приемлемым качеством отделки поверхности? Качество системы «езды» или осевого привода является функцией конструкции рамы и системы X-Y-Z. Это аппаратное обеспечение машины, и оно определяет жесткость, способность гашения вибрации и устойчивость к боковой тяге. Это баланс между этими тремя критическими областями (мощность, скорость, точность), которые вы должны оценить с точки ведения вашего магазина, чтобы получить лучшую покупку за свои деньги.Материал
Основные требования к вашему VMC, такие как обороты шпинделя, крутящий момент на низких скоростях и высокая мощность, устанавливаются материалами, которые вы машините. Например, мягкие материалы требуют более высоких скоростей для отделки, в то время как твердые материалы требуют низкоскоростного крутящего момента, а также жесткости для уменьшения воздействия боковой тяги.Ниже приведен список часто используемых материалов, соответствующих соответствующим требованиям машины, а также функции или функции, которые отвечают этим потребностям.
Объем производства
Мы все можем согласиться с тем, что пропускная способность важна. Но пропускная способность прототипов и короткие тиражи требуют других функций, чем длительные производственные прогоны. Если вы обрабатываете прототипы, то все, что делает настройку быстрее и проще, будет важно: редактирование программ, доступ к управлению из рабочей оболочки, высота стола и система охлаждения для термической стабильности. Если VMC предназначен для длительных производственных запусков или выделенных производственных запусков, то автоматическая загрузка и удаление чипов будут на видном место в вашем списке.
Качество
Качество является функцией управления, энкодера, системы путей, конструкции и жесткости. Контроль должен быть точным и периодически калиброваться. Существует несколько различных типов энкодеров, включая поворотные энкодеры, стеклянные весы и лазерные весы. Они обеспечивают постепенно более высокую точность на более высоких скоростях.Другой проблемой является система путей, которая влияет на жесткость, гашение вибрации и способность выдерживать боковую тягу во время тяжелых операций обработки.
Операции механической обработки
Функции VMC, необходимые для обработки алюминиевой формы с 3D-контурами, такие как высокая скорость выполнения программы, концентричность шпинделя и наращивание / спуск, не обязательно являются теми же функциями, которые необходимы для сверления отверстий в латуни. Если вы делаете 2D-детали, то высокие скорости подачи и скорости смены инструмента будут важны. Вы должны соответствовать своим потребностям свертикальный обрабатывающий центр.Система привода шпинделя
Как правило, шпиндель считается сердцем VMC. Шпиндель удерживает инструмент и выполняет операции по резе металла. Шпиндель должен иметь постоянное изымение, жесткость, крутящий момент качения, низкое тепловыделение и термическую стабильность. Не только станкостроители настаивают на гибкости, большинство шпинделов лучше в некоторых приложениях, чем в других. Например, шпиндель, который обрабатывает алюминий на высоких скоростях, может не иметь такой же способности резания металла на низких скоростях, как шпиндель, предназначенный для операций резки с низкой скоростью и высоким крутящим моментом.Шпиндели бывают разных скоростей, крутящего момента и лошадиных сил. В предыдущем разделе о материалах мы упоминали, что материал заготовки влияет на скорости, крутящий момент и лошадиные силы. Поскольку односкоростной VMC ограничивает диапазон скоростей, крутящего момента и мощности, многие VMC 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. Так, на высоких скоростях мощность шпиндельного двигателя отнимается, чтобы компенсировать трение. Трение, создаваемое редукторными передачами, преобразуется в тепло и вибрацию, которые должны рассеиваться путем охлаждения для тепловой стабильности и методов строительства, которые изолируют 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 комбинации. Каждая из подшипниковых систем имеет свои сильные и слабые стороны. Роликоподшипники жесткие и долговечные, но могут генерировать тепло, что ухудшает производительность. Как правило, шарикоподшипники генерируют меньше тепла и работают намного быстрее, чем роликовые подшипники, но не так жестки. Гибридные подшипники с керамическими шариками и стальными гонками могут работать быстрее, чем обычные шарикоподшипники, потому что они имеют меньшую массу и большую жесткость, но с большей вероятностью выходят из строя при столкновении, потому что они хрупкие.
Гидростатические и гидродинамические подшипники поддерживают вращающийся элемент жидкой пленкой. В низкоскоростных условиях гидростатические подшипники могут быть очень жесткими и свободными от трения, а в высокоскоростных приложениях либо не жесткие, либо требуют охлаждения. Выработка тепла не является проблемой с воздушными подшипниками; однако они не являются жесткими и могут быть нестабильными. Магнитные подшипники имеют лучшие характеристики управления, чем пневматические подшипники, но должны быть защищены от ударов.
Строительство
Большинство VMC используют отливки из-за их превосходной общей прочности и виброгасящих характеристик и низкой стоимости. Отливки должны иметь равномерно толстые стенки, потому что изменение толщины стенок может вызвать проблемы с охлаждением и искажением. Тонкие участки могут стать хрупкими и вызвать искажения при стрессе.Некоторые VMC используют сварные швы, которые обычно изготавливаются из стали. В небольших количествах сварные швы стоят дешевле отливок и являются более жесткими и прочными по сравнению с отливками того же размера и веса. Как правило, сварные швы жестче, чем отливки, и имеют меньшие демпфирующие характеристики. Таким образом, они хорошо работают на низких скоростях, но на высоких скоростях сварные швы более восприимчивы к вибрации и болтовне, которые могут вызвать шероховатую отделку поверхности.
Более новые материалы, которые легче, такие как композиты, алюминий и титан, также используются в станкостроении. Эти материалы могут обеспечить значительные преимущества в новых машинах с более высокой производительностью. Например, уменьшенная масса облегчает ускорение и замедление. Использование композиционных материалов увеличилось из-за высокого соотношения прочности и жесткости к весу, а также термической стабильности.
Путевые системы
Система станков включает в себя несущие компоненты, которые поддерживают шпиндель и стол, а также направляют их движение. Коробчатые пути и линейные направляющие являются двумя основными типами путевых систем. Каждая система имеет свои положительные и отрицательные характеристики. К сожалению, один тип путевой системы подходит не для всех применений. Таким образом, когда вы находитесь на рынке станка, вы должны соответствовать способу системы с вашим конкретным применением.Мы считаем, что коробчатые системы обеспечивают VMC с более длительным сроком службы и меньшей вибрацией, что обеспечивает более точные детали. Характеристики гашения вибрации коробчатых способов продлевают срок службы инструмента и обеспечивают более гладкую отделку поверхности. Если ваше применение требует высокой точности и способности к обработке сложных материалов с жесткими допусками, то VMC с коробчатой системой с большей вероятностью обеспечит оптимальное решение.
VMC с линейными направляющими обеспечивают более быстрое позиционирование; однако они имеют пониженную способность гасать вибрацию, выдерживать боковую тягу и противостоять повреждениям от столкновений. Если первоначальная стоимость VMC является проблемой, материалы, подлежащие обработке, не сложны, тяжелые черновые / режущие операции не требуются, а допуски / отделка поверхности не так критичны, то станок слинейный направляющий обрабатывающий центрможет быть хорошим решением.