Apakah CNC Multispindel Ini Pilihan Tepat untuk Bengkel Anda?

Davenport Machine Company menemukan desain mesin multispindel yang baik tepat setelah turn of this century. Ini cukup baik, menurut Don Firm, presiden perusahaan, sehingga banyak bagian dapat ditukar antara model DA 1908 yang dipamerkan di kantor pusat perusahaan di Rochester, New York dan model B 1996 yang sedang dibangun di lantai pabrik.

Namun, dunia yang menjadi rumah Davenports, dan mesin screw otomatis multispindel secara umum, berubah dengan cepat. Secara bertahap, tekanan pasar, dalam bentuk ukuran lot yang lebih rendah dan persyaratan toleransi yang lebih tinggi, ditambah dengan kekurangan tenaga ahli setup, menimbulkan pertanyaan tentang augmenting multispindel automatics yang dihormati.

Mr. Firm memimpin upaya Davenport untuk menciptakan mesin multispindel untuk abad berikutnya. Teknologi servo CNC telah berevolusi hingga titik penerapan praktis pada multispindles.

Dia melihat mesin baru ini, yang disebut LS 522, sebagai jawaban atas masalah bengkel screw machine dan sebagai alternatif proses untuk bengkel non-screw machine. Pada kunjungan terbaru, kami diberikan pratinjau mesin ini sebelum diperkenalkan di IMTS 96.

Multi Basics Mesin multispindel membuat bagian dengan cepat karena desainnya memungkinkan lebih dari satu operasi pemotongan dilakukan pada waktu yang sama. Secara umum (karena ada banyak variasi), setiap spindle pada multi dilintasi oleh dua sumbu gerak alat independen.

Salah satunya adalah cross slide, yang memindahkan alat pemotong secara tegak lurus terhadap garis tengah spindle. Slide kedua membawa alat kerja ujung dan bergerak di tengah dari ujung tailstock mesin. Secara berurutan, tooling pada slide ini setara dengan alat OD dan ID pada pusat penggerusan titik tunggal. Namun, mesin multispindel dapat menggunakan alat OD dan ID pada setiap spindle, pada waktu yang sama. Mesin Davenport memiliki lima spindle, jadi mereka dapat membawa setidaknya sepuluh alat ke pemotongan sekaligus.

Spindle pada multi dipasang di sekitar periferi drum yang dapat diindex. Karena semua operasi pemotongan pada mesin multispindel terjadi secara bersamaan, setiap index drum spindle menghasilkan bagian yang selesai. Pada Davenport lima spindle, itu lima bagian untuk setiap rotasi drum.

Kuantitas atau Kualitas

Sejauh mana yang bisa kita ingat, multispindel automatic telah memegang gelar produksi volume tinggi untuk bagian putaran kecil. Tapi tidak memutar bagian lebih cepat dari desain mesin lain. Karena banyak multi adalah mesin bar, kecepatan spindle konservatif dibandingkan dengan chuckers dan lambat dibandingkan dengan kemampuan pusat penggerusan CNC single-spindle.

Rahasia kecepatan proses multispindel adalah waktu siklus kumulatif versus aditif. Mereka melakukan ini dengan membagi siklus pemrosesan bagian menjadi banyak operasi kecil dan kemudian melakukan operasi-operasi tersebut secara simultan pada banyak spindle.

Waktu siklus mesin pada multi ditentukan oleh operasi pemotongan terlama di stasiun. Berikut adalah contoh. Stasiun tiga memiliki operasi pemotongan end slide drilling yang memakan waktu 0,75 detik (termasuk index). Operasi terpanjang berikutnya adalah cross slide groove 0,65 detik di stasiun empat. Karena multispindel dapat menggunakan semua stasiun pada waktu yang sama, waktu siklus untuk pekerjaan mencerminkan operasi terlama yang dilakukan, yang dalam hal ini adalah 0,75 detik.

Secara umum, multispindel automatics lebih dikenal untuk kecepatan tinggi daripada akurasi tinggi. Mekanik dengan cam, shaft, lever, dan perangkat actuasi lainnya cukup banyak menumpuk ketidakakuratan untuk menghasilkan konsisten banyak spesifikasi toleransi yang diinginkan pelanggan.

Untuk toleransi yang lebih tinggi, banyak bengkel mencari pusat penggerusan CNC titik tunggal. "Programabilitas dan kontrol servo dari contouring memungkinkan toleransi yang lebih dekat dengan titik desimal dari sebagian besar automatics," kata Mr. Firm.

Karena penggerusan titik tunggal adalah proses berurutan, mesin ini tidak dapat menghasilkan volume mesin multispindel. Sebuah pass roughing diikuti oleh pass finishing. Operasi facing terjadi sebelum operasi drilling atau boring.

Oleh karena itu, waktu siklus pada pusat penggerusan adalah aditif. Waktu yang diperlukan untuk setiap operasi ditambahkan bersama dan jumlahnya menjadi waktu siklus. Speeds dan feeds dapat mengurangi waktu keseluruhan dengan melakukan setiap operasi pemotongan lebih cepat, tetapi prosesnya adalah berurutan.

Automatic Press

Multispindel automatics adalah antara area terakhir dari kontrol gerakan mekanis murni. Sebagian besar mesin ini ditemukan di bengkel yang spesialis membuat "screw machine parts." Di antara bengkel ini, banyak lebih dikenal untuk merek screw machine yang mereka gunakan daripada untuk produk yang mereka produksi. Ada bengkel Davenport, bengkel New Britain, bengkel Acme dan lainnya.

Alasan yang baik mengapa bengkel spesialis pada merek mesin tertentu. Itu adalah teknisi yang sangat terampil yang dapat mengatur salah satu mesin screw otomatis ini. Setiap mesin memiliki karakteristik spesifik.

Mengatur dan menjalankan multispindel adalah operasi tangan. Ada banyak keterampilan dan pengalaman yang diperlukan untuk "tweak" mekanik yang membuat mesin ini beroperasi. Sayangnya, ada kekurangan yang meningkat dari personil yang dapat melakukan pekerjaan.

Kekurangan personil ini diperparah oleh kebutuhan yang meningkat untuk mengatur mesin multispindel lebih sering. Pekerjaan run panjang, darah hidup tradisional industri screw machine, cenderung semakin pendek.

Bengkel menemukan persaingan untuk kontrak screw machine tradisional yang sengit karena ada lebih sedikit kontrak yang diadakan. Pelanggan memesan bagian dalam jumlah kecil tetapi dengan lebih sering, merespons sebagian karena persyaratan inventaris just-in-time dan sebagian karena siklus hidup produk yang lebih pendek.

Beberapa bengkel menjaga mesin diatur secara permanen untuk menjalankan pekerjaan yang berulang. Ketika pesanan selesai, mesin diam. Bengkel harus memutuskan antara biaya setup dan tear-down dan tidak menjalankan mesin. Dengan tekanan margin yang meningkat, tidak memanfaatkan sumber daya bengkel sepenuhnya menjadi sulit untuk dipertanggungjawabkan.

Apa yang Baru

Dari dasar ke atas, Davenport LS 522 baru adalah mesin baru. Dasar adalah satu piece cast dari campuran epoxy granite. Material komposit ini memiliki karakteristik damping getaran yang luar biasa dan stabilitas termal.

Desain dasar meninggalkan ujung tailstock mesin terbuka. Sebuah chip conveyor dengan tangki recovery coolant dapat meluncur ke dalam pembukaan ini dan diposisikan langsung di bawah zona pemotongan mesin. Chip dan coolant diarahkan ke conveyor oleh troughs yang di-cast di dasar.

Teknologi pendukung untuk mesin baru ini adalah sistem kontrol geraknya. "Teknologi servo sekarang berada pada titik di mana aplikasinya pada multispindel praktis," kata Mr. Firm. "Lima tahun yang lalu, hanya elektronika yang digunakan pada LS 522 akan berharga lebih dari harga dasar proyeksi mesin."

Kecepatan dan akurasi yang ditawarkan oleh LS 522 membuatnya menjadi pilihan yang menarik bagi bengkel yang ingin meningkatkan efisiensi produksi tanpa mengorbankan kualitas.

Kecuali motor drive spindle utama, ada sepuluh sumbu linear yang dapat diprogram pada LS 522. Setiap cross slide dan end slide memiliki servomotor khusus. Operasi motor listrik ini jauh lebih tenang daripada sistem actuasi mekanis.

Untuk meniru gerakan stroke yang dihasilkan oleh cam, servo compact ini menggunakan gearbox integral yang mengubah gerakan rotary servomotor menjadi gerakan linear yang membuat stroke pada output shaft. Linear motor berpasangan langsung dengan tool slide masing-masing, menghilangkan kebutuhan akan ballscrews. Stroke motor ini sepenuhnya dapat diprogram.

Gearbox memberikan keuntungan mekanis yang memberikan output shaft cukup thrust diukur 800 pound per slide—untuk memasukkan form tools ke sebagian besar bahan.

Posisi index spindle carrier sangat penting untuk akurasi dimensi pekerjaan. Sebuah Hurth multitooth coupling digunakan untuk menempatkan spindle carrier. Waktu index adalah 0,4 detik. Kapasitas bar adalah 0,875 inci untuk stok bundar, 0,625 inci untuk persegi dan 0,75 inci untuk hex.

Main spindle drive adalah motor AC 14-hp yang menggerakkan lima spindle melalui sistem gear planetarium. Speeds dapat diprogram melalui CNC dan berkisar dari 250 hingga 6.000 rpm. Spindle individual dapat diprogram untuk berhenti untuk operasi straddle milling, cross drilling atau cross tapping.

Kontrol untuk Davenport baru adalah PC 486. Untuk mengactuate axis slides, motion control board digunakan untuk berkomunikasi antara komputer dan servos. Sebuah SERCOS loop feedback, yang menggunakan kabel fiber optic untuk menghubungkan servos dengan motion control board, membawa data posisi dari dan ke servomotors.

Akurasi?

"Kemampuan akurasi dimensi Davenport multispindel mechanicals habis ketika toleransi lebih dari 0,002 inci diperlukan," kata Mr. Firm. "Mereka secara sederhana tidak dirancang untuk memberikan toleransi yang lebih baik."

Itu adalah motivasi lain untuk menciptakan LS 522. Penerapan servomotors sebagai pengganti cam dan penggunaan Hurth coupling pada spindle drum meningkatkan akurasi mesin baru menjadi ±0,0002 inci.

Kecepatan Setup Meningkat

"Tradisional mechanical multi-spindles, Davenports termasuk, dapat memakan waktu dari 12 hingga 48 jam untuk mengatur mesin untuk pekerjaan baru," kata Mr. Firm. "Perubahan lengkap untuk multispindel baru ini akan sekitar dua jam dan jauh lebih sedikit untuk menjalankan keluarga bagian. Dengan setup yang singkat ini, tidak ada alasan untuk membatasi penggunaan sumber daya dengan mengabadikan mesin untuk pekerjaan tertentu."

Kunci untuk mengurangi waktu yang terlibat dalam pergantian adalah pemrograman servodrives. Gerakan cross slide dan end slides pada mesin mechanical dibuat oleh cam. Fine tuning stroke (axis compensation) adalah proses trial and error yang memakan waktu dengan penyesuaian mekanik biasanya diperlukan pada setiap dari sepuluh slide yang bergerak.

Teknologi servo, sebagai pengganti cam, secara dramatis memodifikasi proses ini. Dengan stroke yang dapat diprogram, pergerakan cepat dan feeds diatur dengan key strokes. Tool offset compensation dilakukan pada kontrol.

Dua titik referensi digunakan untuk setiap spindle. Longitudinal zero adalah titik awal untuk cross slide. Garis tengah spindle adalah titik nol radial dari endworking slide. Semua gerakan axis adalah angka positif dari titik awal ini. Seperti mesin tipe cam, setiap gerakan axis adalah plunge. Standard form tooling digunakan pada Davenport baru sehingga bengkel tidak perlu membuang tooling stok.

Seorang operator/programmer hanya memasukkan dimensi awal dan akhir. Sebuah database resident menghitung feed rates antara 0,0002 dan 0,050 inci per revolusi. Input diulang untuk setiap slide. Operasi assignment dan sequence dilakukan menggunakan process planning sheet.

Forces yang membentuk operasi penggerusan produksi mengharuskan bengkel untuk melihat pemrosesan workpiece dalam sudut yang berbeda. Waktu siklus hampir secara eksklusif adalah ukuran produktivitas dan benchmark penting dalam bidding pekerjaan yang berhasil.

Pelanggan dan bengkel masih sangat menyadari waktu siklus. Pentingnya tidak boleh diabaikan. Namun, waktu siklus total untuk run juga tidak boleh diabaikan. Dengan pendekatan run produksi dan kebutuhan untuk merespons cepat jadwal JIT, waktu siklus total—apa yang terjadi sebelum dan setelah bagian dipotong—adalah indikator efisiensi yang semakin penting. Seberapa cepat bengkel dapat mengganti pekerjaan adalah kunci untuk memperoleh lebih banyak margin dari run produksi. Dan, kemampuan throughput keseluruhan bengkel lebih sering tidak lagi faktor kunci dalam memenangkan atau kehilangan kontrak.

Menaklukkan Dunia Baru

Hampir pasti bahwa Davenport LS 522 baru akan menemukan pasar yang menyambut di bengkel screw machine. Sistem actuasi servo mesin ini secara setia meniru fungsionalitas dan kecepatan mesin mechanical.

Pengalaman pemrosesan pekerjaan yang diajarkan pada mechanical multispindles dapat ditransfer langsung ke mesin CNC. Tooling juga berlaku untuk mesin baru tanpa perubahan.

"Efisiensi pemrosesan simultan tidak dapat diragukan lagi," kata Mr. Firm. "Membebaskan bengkel dari beban pergantian lama, memungkinkan produksi toleransi yang lebih tinggi, menyederhanakan operasi sekaligus mempertahankan kecepatan pemrosesan bagian yang sama atau lebih baik dari mechanicals adalah janji mesin baru ini."

Di area penggerusan produksi non-screw machine, Davenport mengharapkan LS 522 untuk menyediakan alternatif proses untuk single-spindle, single-point turning centers. Bengkel ini tahu tentang pemrograman tetapi banyak kurang familiar dengan form tools dan process planning untuk operasi simultan.

Jika bengkel ini akan beralihan dari two-axis, single-point, contour turning ke single-axis, form-tool turning, Mr. Firm melihat bengkel penggerusan produksi menengah hingga tinggi menerapkan mesin multispindel baru ini untuk meningkatkan throughput secara dramatis.

Apakah Ini Untuk Anda?

Pada dasarnya ada dua jenis bengkel yang mungkin mempertimbangkan mesin multispindel baru ini. Ini adalah bengkel screw machine dan bengkel dengan aplikasi penggerusan volume menengah hingga tinggi, mix tinggi yang saat ini dilakukan menggunakan single-point turning centers.

Bengkel screw machine harus mengenali kebutuhan setup yang berkurang tanpa kehilangan fungsionalitas mechanical sebagai keuntungan produksi. Memperluas kemampuan bengkel untuk secara ekonomis mencakup run yang lebih pendek dan toleransi yang lebih dekat masuk akal dalam lingkungan manufaktur saat ini.

Untuk bengkel yang menggunakan single-spindle, single-point turning, transisi ke multiple spindles, dan form tooling, mewakili perubahan signifikan dalam teknik pemrosesan. "Mengubah cara Anda memproses bagian tidak pernah mudah," kata Mr. Firm. "Pertimbangan harus diberikan pada biaya form tooling dibandingkan single-point tools. Ini adalah cara yang berbeda untuk memroses workpiece yang harus dipelajari."

Tapi itu mungkin layak perubahan jika persyaratan kualitas dapat dipertahankan sementara peningkatan produksi yang signifikan terwujud. More throughput per machine means more jobs can be put across each machine.

Jadi, jika penggerusan mix presisi bagian yang tinggi dalam volume menengah hingga tinggi adalah bisnis Anda, bengkel yang belum mempertimbangkan mesin CNC multispindel sebelumnya mungkin menemukan mesin alat baru ini layak untuk dilihat sebagai pelengkap proses untuk single-point turning centers atau alternatif untuk automatics.