Sterowanie ruchem liniowym - 2018-12-17
Klienci oczekują maksymalnej prędkości obróbki
Firma Modig Machine Tool AB z siedzibą w Viserum (Szwecja) zajmuje dobrze ugruntowaną pozycję w wymagającym sektorze szybkobieżnej obróbki materiałów, takich jak aluminium, tytan, stal i kompozyty. Spółka, która została założona w 1947 r. przez dziadka obecnego właściciela i CEO firmy Davida Modiga, opracowuje i produkuje bardzo wydajne maszyny CNC używane przez producentów z branży lotniczej na całym świecie, włączając w to m.in. firmy Airbus, Boeing, SAAB, Sikorsky oraz Volvo Aero. Podczas gdy wszystkie maszyny Modig cieszą się dużym uznaniem ze względu na wysoką szybkość i precyzję pracy, obrabiarka bramowa RigiMill wyznacza nowe standardy w tym zakresie.
“Jednym z naszych celów było opracowanie pierwszej maszyny typu 2w1 w tej klasie wydajności; innymi słowy, frezarki do szybkobieżnej obróbki zgrubnej i wykańczającej”, wyjaśnia David Modig. “Drugim z naszych celów było sprawienie, aby centrum RigiMill stało się najszybszą frezarką na świecie”.
Precyzja obróbki wymaga zapewnienia sztywności osi
“Te oczekiwania nie stanowiły celu samego w sobie i nie chodziło o zdobycie medalu olimpijskiego” - mówi David Modig. “Przemysł lotniczy rozwija się dynamicznie, a producenci stale rozszerzają swoje możliwości, w związku z tym chcieliśmy dostarczyć naszym klientom systemy obrabiarek bramowych o jeszcze krótszych cyklach obróbki.” Obróbka komponentów strukturalnych samolotu wymaga również precyzji na najwyższym poziomie, dlatego sztywność osi maszyny jest tak samo ważna, a być może nawet ważniejsza, jak szybkość. Wrzeciono RigiMill wykorzystuje podwójne napędy w osiach Y i Z przy dokładności pozycjonowania rzędu 0,5 μm w każdym przypadku. Dwa silniki elektryczne pracują w trybie główny/podrzędny (master/slave).
“Pracujemy tylko z najlepszymi dostawcami”
Wybór napędów liniowych dla osi nie opierał się tylko na specyfikacjach technicznych jednostek napędowych. Jak wyjaśnia David Modig: “Pracujemy tylko z najlepszymi dostawcami. W tym przypadku szukaliśmy uznanego producenta, który posiada jednostki napędowe o najwyższej precyzji, a także pasję niezbędną do wspierania i promowania innowacyjnych rozwiązań”.
Mając na uwadze powyższe kryteria, dokonano wyboru rozwiązań oferowanych przez NSK. Nie stanowi to zaskoczenia, ponieważ wszystkie poprzednie modele centrów obróbkowych Modig również były wyposażone w komponenty napędowe NSK. We współpracy ze szwedzautoryzowanym dystrybutorem Acumo, specjaliści z NSK w Ratingen skonfigurowali jednostki napędowe, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak moment obrotowy, prędkość, przyspieszenie osi i temperatury generowane w napędach wrzeciona podczas obróbki szybkobieżnej.
Śruby kulowe do obróbki szybkobieżnej
W takich warunkach śruby kulowe serii HMD z chłodzonymi nakrętkami okazały się optymalnym rozwiązaniem. Seria HMD została zaprojektowana wyłącznie do zastosowań związanych z szybką obróbką skrawaniem, zapewniając prędkość przesuwu do 120 m/min. Dzięki nowo opracowanemu systemowi recyrkulacji możliwe było zwiększenie współczynnika prędkości d x n do wartości 160000.
Chłodzenie nakrętek zwiększa precyzję
Chłodzenie napędu liniowego poprzez nakrętkę (czyli dokładnie w miejscu generowania ciepła) chroni przed wzrostem temperatury, który mógłby potencjalnie pogorszyć precyzję obróbki.
Aby opracować tego typu napęd liniowy ze zoptymalizowanym chłodzeniem, NSK musiała przezwyciężyć liczne wyzwania technologiczne. Na przykład, specjaliści firmy musieli rozwiązać problem powodowany przez chłodzenie, który sprawiał, że materiał korpusu nakrętki kurczył się i wpływał na napięcie wstępne śruby kulowej. Po licznych testach inżynierowie ds. rozwoju w NSK opracowali system chłodzenia, w przypadku którego poziom napięcia wstępnego śruby nie był zakłócany w żadnym momencie pracy.
Śruby kulowe, łożyska i prowadnice wałeczkowe z jednego źródła
Śruby kulowe z chłodzonymi nakrętkami z serii HMD są wykorzystywane w osiach Y i Z centrum RigiMill. Oś Y zapewnia odległość przesuwu 1560 mm, natomiast oś Z 900 mm.
Śruby kulowe HMD są wyposażone w łożyska kulkowe skośne z serii BSBD, specjalnie opracowane do tego typu zastosowań. Dwurzędowa konfiguracja tych łożysk o kącie działania 60° umożliwia wytrzymywanie wysokich obciążeń osiowych w obu kierunkach. Łożyska oferują jednocześnie sztywność i dokładność wymagane w nowoczesnych maszynach precyzyjnych.
Rozwiązanie systemowe NSK uzupełniają prowadnice wałeczkowe RA zastosowane we wszystkich głównych osiach centrum RigiMill. One także charakteryzują się ekstremalną sztywnością, przy maksymalnej obciążalności i tworzą warunki do płynnego działania osi wrzeciona przy zachowaniu niskiego poziomu drgań, pomimo wysokich prędkości i sił generowanych przez obróbkę. Idealny styk liniowy wałeczków zapewnia niską siłę przemieszczania, ponieważ czysty ruch toczny nie zwiększa tarcia napędu.
Imponujące rozwiązanie
“Komponenty NSK i cały system napędowy spełniają bardzo surowe wymagania, które stawiamy naszym dostawcom”, potwierdza David Modig. “Gwarantują one, że centrum RigiMill nie tylko pracuje z najwyższą precyzją, ale także osiąga wyjątkowo wysokie prędkości, co z kolei skraca czasy obróbki i obniża koszty przypadające na obrabiane części”.
Z punktu widzenia klientów centrum RigiMill stanowi ekonomiczne rozwiązanie, głównie dlatego, że może wyprodukować więcej strukturalnych komponentów lotniczych w określonym czasie. Przykładem może być użebrowania skrzydła, w przypadku którego czas obróbki został zredukowany z 384 do zaledwie 74 minut. Dodatkowo, podczas procesów wykańczania maszyna jest w stanie zapewnić wysoką jakość powierzchni o klasie chropowatości do 0,8 Ra. Reakcje wszystkich klientów firmy z branży lotniczej są zawsze pozytywne.
David Modig stwierdza: “Nigdy nie mieliśmy tak dobrej reakcji zwrotnej w przypadku wprowadzenia nowej serii produktów. Niemal natychmiast centrum RigiMill znalazło swoje miejsce w planach inwestycyjnych głównych producentów lotniczych i ich dostawców”.
Z pewnością przyczynił się do tego rekord świata ustanowiony podczas pokazu dla klientów w październiku 2017 r. W ciągu zaledwie minuty centrum obróbkowe RigiMill usunęło 16,4 litra litegomateriału. Wrzeciono napędzane silnikiem o mocy 180 kW pracowało z prędkością 30000 obr./min. Po ustanowieniu tego imponującego rekordu szybko pojawiły się pierwsze zamówienia, co wymogło na firmie Modig zwiększenie mocy produkcyjnych w zgodzie z zapotrzebowaniem największych producentów lotniczych. Nowy budynek produkcyjny jest już w budowie.
W momencie wprowadzenia na rynek centrum RigiMill ustanowiło nowy światowy rekord prędkości frezowania. Rynkiem docelowym jest globalny przemysł lotniczy. Zdjęcie: Modig Machine Tool
Seria HMD została opracowana dla szybkobieżnej obróbki skrawaniem. Zdjęcie: NSK
Chłodzenie nakrętki usuwa ciepło dokładnie tam, gdzie jest generowane, pozwalając utrzymać maksymalną precyzję przy wysokich prędkościach. Zdjęcie: NSK
Jako łożyska podpierające śruby kulowe wykorzystywane są łożyska kulkowe skośne dwurzędowe. Zdjęcie: NSK
Prowadnice liniowe RA zapewniają wysoką precyzję wszystkich osi głównych. Zdjęcie: NSK
Proszę wybrać…
