Bisakah Multispindle CNC Baru Ini Bekerja Untuk Toko Anda?

Perusahaan Mesin Davenport menemukan desain mesin multispindel yang bagus tepat setelah pergantian abad ini. Sudah cukup baik, menurut Don Firm, presiden perusahaan, bahwa banyak bagian yang dapat dipertukarkan antara model DA 1908 yang dipajang di kantor pusat perusahaan Rochester, New York dan model B tahun 1996 yang sedang dibangun di lantai pabrik.

Namun, dunia yang menjadi rumah bagi Davenports, dan mesin sekrup otomatis multispindle pada umumnya, berubah dengan cepat. Tekanan pasar yang semakin meningkat, dalam bentuk ukuran lot yang lebih rendah dan persyaratan toleransi yang lebih tinggi, ditambah dengan kelangkaan tenaga ahli yang terlatih, menimbulkan pertanyaan tentang penambahan mesin otomatis multispindle yang terhormat.

Mr Firm mengarahkan upaya Davenport untuk menciptakan mesin multispindle untuk abad berikutnya. Teknologi servo CNC telah berkembang ke titik aplikasi praktis ke multispindel.

Ia melihat mesin baru ini, yang diberi nama LS 522, sebagai jawaban atas masalah bengkel mesin ulir dan sebagai alternatif proses untuk bengkel mesin non-sekrup. Pada kunjungan baru-baru ini, kami diberi pratinjau mesin ini sebelum diperkenalkan di IMTS 96.

Multi Dasar Mesin multispindle membuat suku cadang dengan cepat karena desainnya memungkinkan lebih dari satu operasi pemotongan dilakukan pada satu waktu. Secara umum (karena ada banyak variasi), setiap spindel pada multi berpotongan dengan dua sumbu pergerakan pahat yang independen.

Salah satunya adalah cross slide, yang menggerakkan pahat tegak lurus terhadap garis tengah spindel. Slide kedua membawa alat kerja ujung dan bergerak di tengah dari ujung tailstock mesin. Masing-masing, perkakas pada slide ini sama dengan alat OD dan ID pada pusat belok satu titik. Namun, mesin multispindle dapat menggunakan alat OD dan ID pada setiap spindel, secara bersamaan. Mesin Davenport memiliki lima spindel, sehingga mereka dapat membawa setidaknya sepuluh alat ke dalam pemotongan sekaligus.

Spindle pada multi dipasang di sekitar pinggiran drum yang dapat diindeks. Karena semua operasi pemotongan pada mesin multispindel terjadi secara bersamaan, setiap indeks drum spindel menghasilkan bagian yang sudah jadi. Pada Davenport lima poros, itu adalah lima bagian untuk setiap putaran drum.

Kuantitas Atau Kualitas

Selama sebagian besar dari kita dapat mengingat, otomatis multispindle telah memegang gelar produksi volume tinggi untuk bagian-bagian kecil dari rotasi. Tapi itu tidak mengubah bagian lebih cepat dari desain mesin lainnya. Karena banyak multis adalah mesin batang, kecepatan spindel konservatif dibandingkan dengan chucker dan lambat dibandingkan dengan kemampuan pusat pembubutan CNC spindel tunggal.

Rahasia kecepatan pemrosesan multispindle adalah waktu siklus kumulatif versus aditif. Mereka melakukan ini dengan memecah siklus pemrosesan bagian menjadi banyak operasi kecil dan kemudian melakukan operasi tersebut secara bersamaan pada beberapa spindel.

Waktu siklus mesin pada multi ditentukan oleh operasi pemotongan terpanjang di sebuah stasiun. Berikut ini contoh. Stasiun tiga memiliki operasi pengeboran slide akhir yang membutuhkan waktu 0,75 detik (termasuk indeks). Operasi terpanjang berikutnya adalah alur geser silang 0,65 detik di stasiun empat. Karena multispindle dapat menggunakan semua stasiun secara bersamaan, waktu siklus untuk pekerjaan tersebut mencerminkan operasi terlama yang dilakukan, yang dalam hal ini adalah 0,75 detik.

Secara umum, otomatisasi multi-spindel lebih dikenal untuk kecepatan tinggi daripada akurasi tinggi. Mekanik dengan cam, poros, tuas, dan perangkat penggerak lainnya hanya menumpuk terlalu banyak ketidakakuratan untuk secara konsisten menghasilkan banyak spesifikasi toleransi dekat yang diminta oleh pelanggan.

Untuk toleransi yang lebih tinggi, banyak toko melihat ke pusat balik CNC satu titik. "Kemampuan program dan servocontrol dari contouring memungkinkan toleransi yang lebih dekat dengan titik desimal di atas sebagian besar otomatisasi," kata Mr. Firm.

Karena pembubutan satu titik adalah proses berurutan, mesin ini tidak dapat menghasilkan volume mesin multispindel. Sebuah lulus kasar diikuti oleh lulus akhir. Operasi menghadap terjadi sebelum operasi pengeboran atau pengeboran.

Oleh karena itu, waktu siklus pada pusat belok adalah tambahan. Waktu yang dibutuhkan untuk setiap operasi ditambahkan bersama-sama dan jumlahnya menjadi waktu siklus. Kecepatan dan umpan dapat mengurangi waktu keseluruhan dengan melakukan setiap operasi pemotongan lebih cepat, tetapi prosesnya berurutan.

Tekan Otomatis

Otomatis multispindle adalah salah satu area terakhir dari kontrol gerak mekanis murni. Sebagian besar mesin ini ditemukan di toko-toko yang mengkhususkan diri dalam membuat "bagian mesin sekrup." Di antara toko-toko ini, banyak yang lebih dikenal dengan merek mesin sekrup yang mereka gunakan daripada produk yang mereka hasilkan. Ada toko Davenport, toko New Britain, toko Acme, dan lainnya.

Ada alasan bagus mengapa toko berspesialisasi dalam merek mesin tertentu. Ini adalah teknisi yang sangat terampil yang dapat mengatur salah satu mesin sekrup otomatis ini. Setiap mesin memiliki karakteristik khusus.

Menyiapkan dan menjalankan multispindle adalah operasi langsung. Ada banyak keterampilan dan pengalaman yang diperlukan untuk "mengubah" mekanisme yang membuat mesin ini beroperasi. Sayangnya, ada peningkatan kelangkaan personel yang dapat melakukan pekerjaan itu.

Kurangnya personel ini diperburuk oleh meningkatnya kebutuhan untuk menyetel mesin multispindel lebih sering. Pekerjaan jangka panjang, sumber kehidupan tradisional industri mesin ulir, cenderung lebih pendek.

Toko-toko merasa persaingan untuk kontrak mesin ulir tradisional sangat ketat karena kontrak semacam itu lebih sedikit yang diizinkan. Pelanggan memesan suku cadang dalam lot kecil tetapi lebih sering, sebagian menanggapi persyaratan inventaris tepat waktu dan sebagian lagi untuk siklus hidup produk yang lebih pendek.

Beberapa toko mengatur mesin secara permanen untuk menjalankan pekerjaan berulang. Ketika pesanan selesai, mesin duduk diam. Toko harus memutuskan antara biaya pemasangan dan pembongkaran dan tidak menjalankan mesin. Dengan meningkatnya tekanan margin, tidak sepenuhnya memanfaatkan sumber daya toko menjadi sulit untuk dibenarkan.

Yang Baru

Dari awal, LS 522 baru Davenport adalah mesin baru. Basisnya adalah satu bagian yang dicor dari campuran granit epoksi. Material komposit ini memiliki karakteristik peredam getaran dan stabilitas termal yang sangat baik.

Desain alas membiarkan ujung tailstock mesin terbuka. Konveyor chip dengan tangki pemulihan cairan pendingin dapat meluncur ke lubang ini dan diposisikan langsung di bawah zona pemotongan alat berat. Keripik dan cairan pendingin diarahkan ke konveyor dengan palung yang dipasang di dasar.

Teknologi yang memungkinkan untuk mesin baru ini adalah sistem kontrol geraknya. "Teknologi servo sekarang berada pada titik di mana penerapannya pada multispindel menjadi praktis," kata Mr. Firm. "Lima tahun lalu, hanya barang elektronik yang digunakan pada LS 522 yang harganya lebih mahal dari perkiraan harga dasar mesin."

Tidak termasuk motor penggerak spindel utama, ada sepuluh sumbu linier yang dapat diprogram pada LS 522. Setiap slide silang dan slide akhir memiliki servomotor khusus. Pengoperasian motor listrik ini jauh lebih tenang daripada sistem penggerak mekanis.

Untuk meniru gerakan stroke yang dihasilkan oleh cam, servos kompak ini menggunakan gearbox integral yang mengubah gerakan putar servomotor menjadi gerakan linier yang menciptakan stroke pada poros output. Motor linier berpasangan langsung ke slide alatnya masing-masing, sehingga tidak memerlukan sekrup bola. Langkah motor ini sepenuhnya dapat diprogram.

Gearbox memberikan keuntungan mekanis yang memberikan poros keluaran yang cukup didorong pada 800 pon per slide--untuk memasukkan alat bentuk ke sebagian besar material.

Posisi indeks pembawa spindel sangat penting untuk akurasi dimensi benda kerja. Kopling multigigi Hurth digunakan untuk mendudukkan pembawa spindel. Waktu indeks adalah 0,4 detik. Kapasitas batang adalah 0,875 inci untuk stok bulat, 0,625 inci untuk persegi, dan 0,75 inci untuk heksa.

Penggerak spindel utama adalah motor AC 14-hp yang menggerakkan lima spindel melalui sistem roda gigi planetary. Kecepatan dapat diprogram melalui CNC dan berkisar antara 250 hingga 6.000 rpm. Spindle individu dapat diprogram untuk berhenti untuk operasi penggilingan straddle, pengeboran silang, atau penyadapan silang.

Kontrol untuk Davenport baru adalah 486 PC. Untuk menggerakkan slide sumbu, papan kontrol gerak digunakan untuk berkomunikasi antara komputer dan servos. Umpan balik loop SERCOS, yang menggunakan kabel serat optik untuk menghubungkan servos dengan papan kontrol gerak, membawa data pemosisian ke dan dari motor servo.

Akurasi?

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

Itulah motivasi lain untuk menciptakan LS 522. Penerapan servomotor sebagai pengganti cams dan penggunaan kopling Hurth pada drum spindel meningkatkan akurasi mesin baru menjadi ±0,0002 inci.

Percepatan Penyiapan

"Spindle multi-mekanis tradisional, termasuk Davenports, dapat memakan waktu 12 hingga 48 jam untuk menyiapkan alat berat untuk pekerjaan baru," kata Mr. Firm. "Perubahan lengkap untuk multispindle baru ini akan memakan waktu sekitar dua jam dan, jauh lebih sedikit dari itu untuk menjalankan keluarga suku cadang. Dengan penyiapan sesingkat ini, tidak ada alasan untuk membatasi penggunaan sumber daya dengan mendedikasikan mesin untuk pekerjaan tertentu."

Kunci untuk mengurangi waktu yang terlibat dalam pergantian adalah kemampuan program servodrives. Gerakan cross slide dan end slide pada mesin mekanik dibuat oleh cam. Penyetelan halus stroke (kompensasi sumbu) adalah proses coba-coba yang memakan waktu dengan penyesuaian mekanis yang biasanya diperlukan pada masing-masing dari sepuluh slide yang bergerak.

Teknologi servo, menggantikan kamera, secara dramatis mengubah proses ini. Dengan stroke yang dapat diprogram, gerakan cepat dan umpan diatur dengan stroke kunci. Kompensasi offset alat dilakukan pada kontrol.

Dua titik referensi digunakan untuk setiap spindel. Nol membujur adalah titik awal untuk perosotan silang. Garis tengah spindel adalah titik nol radial dari slide pengerjaan akhir. Semua gerakan sumbu adalah angka positif dari titik awal ini. Seperti mesin tipe cam, setiap gerakan sumbu adalah terjun. Perkakas bentuk standar digunakan di Davenport baru sehingga toko tidak perlu membuang perkakas stok.

Operator/programmer cukup memasukkan dimensi awal dan akhir. Database penduduk menghitung laju umpan antara 0,0002 dan 0,050 inci per putaran. Input diulang untuk setiap slide. Penugasan dan urutan operasi dilakukan dengan menggunakan lembar perencanaan proses.

Kekuatan yang membentuk operasi pembubutan produksi menuntut agar toko melihat pemrosesan benda kerja dengan cara yang berbeda. Waktu siklus hampir secara eksklusif menjadi ukuran produktivitas dan tolok ukur penting dalam keberhasilan penawaran pekerjaan.

Pelanggan dan toko masih sangat sadar akan waktu siklus. Pentingnya tidak boleh diabaikan. Namun, waktu siklus total untuk lari juga tidak boleh diabaikan. Dengan memperpendek waktu produksi dan kebutuhan untuk merespon dengan cepat penjadwalan JIT, waktu siklus total--apa yang terjadi sebelum dan sesudah bagian dipotong--merupakan indikator efisiensi yang semakin penting. Seberapa cepat sebuah toko dapat berganti pekerjaan adalah kunci untuk memeras lebih banyak margin dari proses produksi. Dan, kemampuan throughput toko secara keseluruhan lebih sering menjadi faktor kunci dalam memenangkan atau kehilangan kontrak.

Menaklukkan Dunia Baru

Hampir dapat dipastikan bahwa Davenport LS 522 yang baru akan menemukan pasar yang disambut baik di toko-toko mesin sekrup. Sistem penggerak servo mesin dengan setia menduplikasi fungsi dan kecepatan mesin mekanis.

Pengalaman pemrosesan pekerjaan yang diasah pada multispindle mekanis dapat langsung ditransfer ke mesin CNC. Perkakas juga berlaku untuk mesin baru tanpa perubahan.

"Efisiensi pemrosesan simultan tidak perlu diragukan lagi," kata Mr. Firm. "Membebaskan toko dari beban pergantian yang lama, memungkinkan produksi dengan toleransi yang lebih tinggi, menyederhanakan operasi sambil mempertahankan kecepatan pemrosesan bagian yang sebaik atau lebih baik daripada mekanik adalah janji dari mesin baru ini."

Di area pembubutan produksi mesin non-sekrup, Davenport mengharapkan LS 522 menyediakan alternatif pemrosesan untuk pusat pembubutan satu titik spindel tunggal. Toko-toko ini tahu tentang pemrograman tetapi banyak yang kurang akrab dengan alat formulir dan perencanaan proses untuk operasi simultan.

Jika toko-toko ini akan melakukan transisi dari dua sumbu, satu titik, putaran kontur ke sumbu tunggal, putaran alat bentuk, Mr. Firm melihat bengkel produksi menengah hingga tinggi menerapkan mesin multispindle baru ini untuk meningkatkan throughput mereka secara dramatis.

Apakah Ini Untuk Anda?

Pada dasarnya ada dua jenis toko yang mungkin mempertimbangkan mesin multispindle baru ini. Ini adalah bengkel mesin ulir dan bengkel dengan volume sedang hingga tinggi, aplikasi pembubutan campuran tinggi yang saat ini dilakukan menggunakan pusat pembubutan satu titik.

Toko mesin sekrup harus mengenali persyaratan pengaturan yang dikurangi tanpa kehilangan fungsionalitas seperti mekanis sebagai keuntungan produksi. Memperluas kemampuan toko untuk secara ekonomis mencakup pengerjaan yang lebih pendek dan toleransi yang lebih dekat masuk akal di lingkungan manufaktur saat ini.

Untuk toko yang menggunakan spindel tunggal, pembubutan satu titik, transisi ke beberapa spindel, dan perkakas bentuk, merupakan perubahan signifikan dalam teknik pemrosesan. "Mengubah cara Anda memproses suku cadang tidak pernah mudah," kata Mr. Firm. "Pertimbangan harus diberikan pada biaya perkakas bentuk dibandingkan perkakas titik tunggal. Ini adalah cara berbeda untuk mengubah benda kerja yang harus dipelajari."

Tetapi perubahan ini mungkin bernilai jika persyaratan kualitas dapat dipertahankan sementara peningkatan produksi yang signifikan dapat direalisasikan. Lebih banyak throughput per mesin berarti lebih banyak pekerjaan dapat dilakukan di setiap mesin.

Jadi, jika mengubah campuran komponen presisi tinggi dalam volume sedang hingga tinggi adalah bisnis Anda, toko yang belum pernah mempertimbangkan mesin multispindle CNC sebelumnya mungkin menganggap alat mesin baru ini layak untuk dilihat sebagai pelengkap pemrosesan untuk pusat pembubutan titik tunggal atau alternatif untuk otomatis.