虽然很多重点放在移动零件的机械上,但对于自动化五轴加工最重要的功能可以说是在机床本身中找到。

考虑到他们可以在一次设置中执行多少零件加工,五轴加工中心是自动化、无人值守单元和系统的自然选择。在构思这些系统时,大部分重点都放在移动零件的机器人或托盘更换器上。然而,零件处理自动化只是五轴加工自动化时的一个考虑因素。五轴加工自动化的成功在很大程度上是机床本身的一个因素,因为机床的特性在无人看管的长时间运行中保持精度和可重复性。牧野应用工程服务经理 Michael Minton 与我坐下来讨论车间在设计自动化五轴加工单元时应考虑的因素。

自动化机械手

五轴加工中心是自动化单元的自然选择,但零件处理系统只是故事的一部分。可重复性和精度同样重要,这些品质体现在机床本身中。

你为什么要自动化?

对 Minton 而言,工厂在投资自动化(包括自动化机床)之前考虑其目标至关重要。了解预计有多少无人值守运行时间将对所选择的机器产生重大影响。他说:“重要的是要考虑机床中的哪些部件可以保持您所需的零件质量和精度。”

通常,机床越需要无人值守运行,机床的规格就越严格。正如 Minton 所说,“您正在寻找机器内的系统,以保持准确性和稳定性,最大​​限度地延长

主轴的生产时间。” 这意味着要寻找具有高刚性和热稳定性的机床,特别是如果机器将在夜间完全运行。

材料决定模具解决方案

对于希望实现五轴机器自动化的车间来说,另一个主要问题是机器将切割的材料。材料对切削工具有重大影响,这反过来又对任何无人值守的加工计划产生重大影响。例如,与切割钛合金或钴铬合金的机器相比,切割铝或低碳钢的机器将具有更长的刀具寿命,并且在刀库中所需的备用刀具更少。

DA 300 自动化系统
像 Makino 的 DA 300 这样的五轴加工中心能够利用广泛的自动化系统。

“当您加工困难的材料并经历更剧烈的磨损时,拥有可以管理和跟踪工具的系统至关重要,”Minton 说。这意味着诸如用于冗余工具的更大刀库和在线工具测量等解决方案至关重要,但也应考虑不太常见的措施。除了这些其他功能外,牧野还提供刀具寿命管理和主轴负载监控。“这使我们能够在阈值内监控工具的负载,并且我们可以通过切割时间或零件数量来管理工具,以便机器可以在工具使用寿命结束之前更换工具,”明顿说。

通过机器设计提高可重复性和准确性

但可以说,最重要的成功因素是机器的设计。刚性和几何精度尤为重要。根据 Minton 的说法,“在用于无人值守生产的典型五轴机器中,工作台承载两个旋转部件。拥有具有适当刚度的机器将确保它们得到适当的支撑和对齐,以在生产环境中保持几何精度。”

机床的稳定性为自动化提供了基础。

此外,车间不应忽视熄灯加工中热稳定性的影响。在长时间无人看管的零件运行期间,“我们必须应对的最大因素之一是热条件,包括机器的环境温度和其移动部件的温度,”Minton 说。为了说明机器设计对热稳定性的考虑,Minton 指出了 Makino 的 DA 300,它使用内部冷却系统来防止热变形。“这台机器在主轴、直接驱动电机和滚珠丝杠中使用主动冷却系统,以将测量的床温作为基线,将所有这些系统的温度保持在正负一摄氏度之内,”他说。

DA 300 五轴牧野

DA 300 是一款以自动化为设计理念的五轴机床。其刚性和热稳定性使其能够长时间、无人看管地切割零件,同时保持精度和零件质量。

Minton 表示,同一台机器的轴设计进一步强调了刚性和几何精度,这是一个有助于使其在熄灯加工中可靠的因素。“此外,耳轴台由直接驱动电机从一侧驱动,并由另一侧的轴承座完全支撑,”他说。“因此,我们正在最大限度地减少偏转并保持转台与 X 轴的对齐。”

现在添加自动化

机器的稳定性为自动化提供了基础。“Makino 的观点和我个人的观点是,自动化的功能是装载和卸载机床,”Minton 说。“要使自动化系统取得成功,构成自动化加工系统的所有设备对其整体成功至关重要。” 无论使用何种自动化系统,拥有一台能够确保零件精度的机床都是至关重要的。

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