Membawa CNC Ke Tingkat Selanjutnya Pada Multi-Spindle

Teknologi CNC telah secara radikal mengubah sifat pemesinan pada mesin multi-spindel. Gerakan pembawa pahat dan geser pahat di setiap stasiun pengindeksan dikendalikan oleh motor servo CNC di bawah perintah terprogram dan bukan oleh sistem cam mekanis. Dimungkinkan untuk melakukan berbagai operasi non-pembubutan seperti penggilingan, pengeboran, penyadapan dan hobbing di setiap stasiun, selain semua operasi pembubutan yang dicatat oleh mesin-mesin ini. Berbagai macam suku cadang dapat diselesaikan dalam satu lintasan pada multi-spindel CNC. Selain itu, penyetelan dan pergantian sangat disederhanakan karena gerakan pahat dapat diprogram ulang daripada diubah dengan memproduksi dan memasang satu set kamera baru.

Perkembangan inovatif pada lini TMZ multi-spindle Mori-Say dari ZPS America LLC (Indianapolis, Indiana) berjanji untuk memindahkan CNC ke level baru pada jenis peralatan mesin ini. Salah satu pengembangan tersebut adalah sistem penggerak baru yang memungkinkan kecepatan rotasi sumbu-C setiap spindel diprogram secara independen. Kemampuan ini memungkinkan pengguna untuk mengoptimalkan kecepatan spindel untuk operasi pemesinan tertentu. Itu membuat operasi CNC lebih fleksibel dan efisien sambil lebih menyederhanakan pengaturan dan pergantian. Lebih penting lagi, kata pengembang, kelas suku cadang baru sekarang dapat diproduksi secara efisien dan ekonomis pada multi-spindle. Rentangnya mencakup suku cadang yang sering diproduksi pada mesin turn/mill atau sel produksi multi-mesin. Suku cadang kompleks yang memerlukan berbagai langkah putaran dan non-pembalikan presisi tinggi dapat diselesaikan dalam satu lintasan, dan putaran volume tinggi tidak diperlukan untuk mencapai operasi ekonomis ini.

Generasi baru multi-spindel ini terdiri dari dua model berbeda. Mori-Say TMZ642, versi enam spindel, diperkenalkan ke pasar Amerika Utara di IMTS 2008 di Chicago September lalu. Mori-Say TMZ867, versi delapan spindel untuk bagian yang lebih besar dan potongan yang lebih berat, akan diperkenalkan di Precision Machining Technology Show (PMTS) di Columbus, Ohio pada bulan April 2009. (Lihat kotak di bawah untuk detail mesin ini .)

Konsep Drive Baru

Sistem penggerak baru yang tergabung dalam mesin ini mengikuti konsep desain yang tidak biasa. Menurut Olaf Tessarzyk, Managing Partner dan President ZPS America, sistem penggerak inilah yang membedakan mesin ini dari desain multi-spindel lainnya. Sistem penggerak menggunakan satu poros penggerak komposit untuk memberi daya pada semua spindel dalam drum yang berputar, namun setiap spindel dapat diatur untuk berjalan pada kecepatan yang berbeda. Kecepatan yang tersedia berkisar dari 2.000 hingga 6.000 rpm. Pengguna dapat memilih kecepatan yang paling sesuai untuk operasi yang dilakukan di setiap stasiun, sehingga menghindari kompromi dalam kinerja alat pemotong, penyelesaian permukaan, atau waktu siklus keseluruhan yang dihasilkan dari penerapan kecepatan tunggal ke setiap spindel seperti yang ditentukan oleh desain multi-spindel konvensional.

Dengan hanya satu driveshaft yang diatur dari bagian belakang alat berat ke depan, bagaimana beberapa spindel dapat berjalan pada kecepatan yang berbeda, suatu prestasi yang tidak mungkin dilakukan pada alat berat lain yang sebanding? "Poros" yang menggerakkan spindel sebenarnya adalah rakitan tabung teleskop—satu tabung untuk setiap spindel, seperti yang ditunjukkan pada ilustrasi di sebelah kanan.

Tabung memiliki panjang yang tidak sama — yang terdalam adalah yang terpanjang dan yang terluar adalah yang terpendek. Di sisi motor mesin, perbedaan panjang dari tabung ke tabung cukup untuk menghubungkan puli, sabuk, dan roda gigi dari setiap set motor penggerak tanpa mengganggu tabung berikutnya. Dengan demikian, setiap tabung dapat digabungkan ke sistem penggeraknya sendiri. Motor penggerak digerakkan oleh servo sehingga spindel yang sesuai akan berputar pada kecepatan yang diatur dalam program CNC untuk operasi yang dilakukan. Tabung juga "dilangkahkan" panjangnya di sisi pemotongan mesin, di mana roda gigi di ujung setiap tabung memberikan gerakan rotasi ke spindel tertentu. Bantalan di dalam rakitan tabung memungkinkan semua tabung berputar dengan gesekan minimal.

Dari segi teknis, sistem penggerak ini dikatakan memiliki beberapa keunggulan. Yang terpenting adalah menjaga panas yang diciptakan oleh bank motor penggerak jauh dari drum spindel. Ini memberikan stabilitas termal tanpa sistem pendingin yang rumit. Selain itu, desain ini memastikan bahwa spindel selalu tetap terhubung ke motor penggeraknya masing-masing tanpa memerlukan kontak catu daya yang rumit yang harus diputuskan atau disambungkan kembali pada akhir setiap siklus pengindeksan. Ini berarti drum tidak harus "melepas" ke posisi asalnya untuk menghindari melilitnya kabel daya di sekitar poros penggerak di dalam drum. Faktanya, drum pada model baru ini dapat berputar ke kedua arah.

Tidak Nama yang Dikenali

Sebagian besar pengguna peralatan mesin di Amerika Serikat tidak begitu mengenal Mori-Say sebagai merek peralatan mesin. ZPS-America dan induknya, TAJMAC Group, juga sepertinya masih asing. TAJMAC (diucapkan TIE-mack) adalah grup multinasional dari perusahaan pembuat peralatan mesin, distribusi dan sumber yang berkantor pusat di dekat Milan, Italia. TAJMAC dibentuk setelah Perang Dunia II oleh Amedeo Tajariol. Putranya, Andrea, sekarang memimpin tim manajemen di kantor pusat perusahaan. Putra Andrea Tajariol, Michele, menjalankan pabrik TAJMAC-ZPS di Republik Ceko.

ZPS (akronim bahasa Ceko yang diterjemahkan menjadi "Pabrik Rekayasa Presisi") adalah pabrik manufaktur utama grup TAJMAC. Letaknya tidak jauh dari Zlin, sebuah kota kecil di pusat Republik Ceko. Selama bertahun-tahun, ZPS telah memproduksi berbagai jenis peralatan mesin untuk pelabelan pribadi oleh sejumlah perusahaan AS dan Jepang yang terkenal. Jadi, meskipun ZPS mungkin asing, sepertinya banyak pelanggan A.S. yang akrab dengan mesin ini dengan nama merek lain.

ZPS memiliki sejarah pembuatan peralatan mesin yang dimulai pada awal 1900-an. Produksi peralatan CNC dimulai pada 1980-an. Setelah Tirai Besi jatuh, ZPS mengalami beberapa kali perubahan kepemilikan. TAJMAC mengakuisisi perusahaan pada tahun 2000.

Bagian dari kompleks ZPS mencakup salah satu pengecoran paling modern di Eropa. Pengecoran ini menghasilkan coran untuk mesin multi-spindel serta untuk banyak model ZPS lainnya dan banyak pembuat alat mesin luar. Memiliki pengecoran yang sangat mahir menuangkan tuang alat mesin adalah aset utama bagi grup. Multi-spindel baru adalah contoh utama.

Secara khusus, desain blok tengah, yang berkontribusi signifikan terhadap kekakuan dan presisi seluruh struktur mesin, memerlukan pengecoran yang agak rumit yang hanya dapat diproduksi oleh beberapa pengecoran logam secara andal dan ekonomis, kata Michele Tajariol. Pengecoran ini memungkinkan drum, blok tengah dan kopling drum untuk dirakit dalam konfigurasi yang memungkinkan drum diputar di bawah daya dan mematahkan roda gigi dan bantalan. Komponen-komponen ini selesai dikerjakan sebagai perakitan integral hanya setelah periode run-in ini. Ini termasuk langkah terakhir pada lubang spindel, yang diselesaikan dalam mesin bor jig presisi tinggi yang besar sementara drum dengan kopling Hirth-nya dalam posisi dalam pengecoran. Pendekatan ini dikatakan mencapai pemusatan spindel yang hampir sempurna. Hasilnya adalah pemosisian yang sangat akurat sebagai indeks spindel, memungkinkan alat berat melakukan pemesinan presisi tinggi pada benda kerja kompleks.

ZPS telah memproduksi multi-spindle sejak tahun 1950-an. Perusahaan telah merencanakan untuk memasuki pasar AS sekitar 20 tahun yang lalu, tetapi upaya ini tidak pernah berhasil. Namun, Tajmac-ZPS baru-baru ini menghidupkan kembali rencana pemasaran di Amerika Serikat. ZPS-America, awalnya dibentuk pada pertengahan tahun 2000, membangun pusat teknis baru di Indianapolis untuk menampung ruang pamer, fasilitas pelatihan, inventaris suku cadang, dan organisasi layanan. Pusat ini dibuka tahun lalu.

Mesin Pembengkok Pikiran

Tn. Tessarzyk percaya bahwa mesin multi-spindel dengan kemampuan CNC yang diperluas akan memicu pemikiran ulang tentang bagaimana peralatan mesin kelas ini dapat diterapkan tetapi harus kompetitif biaya dan dapat diandalkan. Menurut perkiraannya, ini akan menjadi latihan yang sehat bagi perusahaan A.S., yang memiliki tradisi kuat untuk menyesuaikan diri dengan ide-ide baru. Toko-toko yang cepat memikirkan kembali proses dan praktik untuk memanfaatkan perkembangan baru sering kali memiliki keunggulan yang jelas atas pemikiran mereka yang lambat. pesaing. Kelincahan mental dan akal ini membuat toko dan pabrik terbaik tetap memimpin. Mesin Mori-Say baru kemungkinan akan menantang toko sekali lagi untuk memikirkan kemungkinan baru untuk produksi suku cadang yang efisien.

Mr Tessarzyk mengatakan bahwa mesin mind-bending ini akan menarik dua kelas yang berbeda dari pengguna potensial. Keduanya akan ditantang oleh mesin ini. Satu kelas, jelas, adalah komunitas pengguna multi-spindel saat ini. Tantangan bagi mereka adalah memahami bagaimana suku cadang yang membutuhkan banyak operasi non-putar dapat diselesaikan dalam satu pengaturan pada mesin ini. Kelas pengguna potensial lainnya terdiri dari toko-toko produksi yang sekarang memproduksi benda kerja jenis ini pada sel multi-mesin, mesin turn/mill atau mesin transfer rotari. Tantangan bagi toko-toko ini adalah mempertimbangkan mesin multi-spindel sejak awal. Jenis mesin ini sebagian besar telah diabaikan karena penyetelan dianggap rumit dan memakan waktu. Pemikiran konvensional memiliki multi-spindle yang dipatok untuk volume tinggi bagian yang diputar.

Strategi Baru Dimungkinkan

Profil beberapa adaptor awal dari CNC Mori-Say TMZ642 menunjukkan bagaimana mesin ini dapat mengubah strategi produksi menjadi lebih baik. Salah satunya adalah produsen aksesori las yang mengalihkan produksi dari mesin multi-spindel mekanis dan mesin belok/pabrik kelas atas. Yang lainnya adalah rumah mesin ulir tradisional yang telah bercabang menjadi benda kerja yang lebih kompleks dengan material yang sulit dikerjakan.

Trafimet adalah perusahaan Italia yang membuat obor, konektor catu daya, tip habis pakai, dan perlengkapan terkait pengelasan lainnya yang dijual di seluruh dunia. Pabrik utamanya berada di Vincenza, sekitar satu jam perjalanan ke utara Milan. Pabrik ini memproduksi jutaan suku cadang per tahun, yang sebagian besar adalah konektor, soket, adaptor, dan ujung obor yang terbuat dari tembaga atau kuningan.

Selama bertahun-tahun, perusahaan mengandalkan dua jenis peralatan mesin yang kontras untuk memenuhi tujuan produksinya. Di satu sisi terdapat mesin multi-spindel—dua mesin delapan poros mekanis dan empat mesin enam poros mekanis, semuanya didedikasikan untuk produksi suku cadang kompleks dalam proses produksi besar. Di sisi lain ada beberapa spindel tunggal, mesin belok/penggiling tiga menara, yang digunakan untuk suku cadang yang tidak terlalu rumit yang dibuat dalam proses yang lebih pendek.

Pada tahun 2006, permintaan akan soket dan colokan catu daya perusahaan meningkat secara substansial. Insinyurnya awalnya mempertimbangkan mesin bubut otomatis delapan spindel untuk produksi soket, tetapi mereka khawatir tentang kemampuan untuk mengubah-over dengan cepat dari bagian ke bagian dan memutuskan untuk mempertimbangkan mesin multi-spindel CNC. Semua multi-spindle mekanis perusahaan telah disediakan oleh ZPS, jadi wajar untuk mempertimbangkan TMZ642 dari pabrikan ini, yang baru saja diperkenalkan di Eropa. Tampaknya menjadi mesin yang tepat untuk menangani campuran produk yang beragam dalam jumlah 10.000 hingga 50.000 buah.

"TAJMAC membantu kami untuk berpikir secara berbeda tentang proses kami, dan dengan demikian, untuk mencapai hasil yang lebih baik," kata Ugo Simioni, insinyur industri di Trafimet. Misalnya, independensi setiap spindel memungkinkan untuk melakukan banyak jenis pemesinan, termasuk operasi yang memerlukan penghentian spindel atau spindel sumbu-C yang berorientasi independen. "Ini menjadikan alat berat ini sebagai pusat pembubutan dan penggilingan yang nyata dan lengkap," kata Mr. Simioni.

"Dalam masa-masa sulit, kami menemukan bahwa kami dapat memindahkan beberapa produk ke TMZ multi-spindle dan menangani ukuran lot yang lebih rendah sekaligus mengurangi waktu siklus per suku cadang," kata Mr. Simioni. "Salah satu suku cadang kami telah bekerja pada putaran/gilingan spindel tunggal dengan waktu siklus sekitar 1 menit. Dengan sedikit perencanaan, kami menemukan bahwa kami dapat mengerjakan bagian yang sama secara ekonomis dalam batch 5.000—waktu siklus 12 detik —dengan tiga pergantian per minggu pada mesin baru." Para insinyur Trafimet telah menentukan bahwa waktu siklus 15 detik akan memungkinkannya menghasilkan banyak 10.000 hingga 20.000 buah secara ekonomis. "Penggerak spindel independen dan sistem penggerak canggih, penggunaan sumbu ekstra, dan peningkatan lainnya menjadikan alat berat ini sangat serbaguna, dan memungkinkan kami menemukan cara baru untuk mengurangi biaya produk," ia menunjukkan.

BRB, yang terletak di dekat Bergamo, Italia, adalah contoh bagus dari bengkel mesin ulir tradisional yang beralih ke suku cadang rumit dan presisi tinggi yang terbuat dari bahan yang sulit dikerjakan. Toko ini memperoleh Mori-Say TMZ642 pertamanya pada bulan September 2008.

Memiliki mesin ini memungkinkan toko memenangkan pesanan untuk selongsong hidraulik kompleks dari baja tahan karat. Bagian ini membutuhkan pengeboran beberapa lubang silang berdiameter kecil pada sudut yang berbeda ke garis tengah bagian. Karena toleransi pada lubang silang miring ini ketat, kekakuan alat berat sangat penting.

Fitur penting lainnya adalah kemampuan setiap spindel untuk menjepit benda kerja dengan aman untuk operasi pemesinan torsi tinggi yang efektif pada baja tahan karat. Misalnya, alat penggilingan tiga titik digunakan untuk membentuk slot di salah satu ujung bagian. Biasanya, fitur tersebut akan diproduksi dengan mata gergaji bundar. Namun, tidak ada mata gergaji yang dapat menangani baja tahan karat pada kecepatan potong yang diperlukan untuk memenuhi persyaratan waktu siklus. Faktanya, waktu siklus pada bagian ini sangat singkat sehingga perusahaan mengembangkan stasiun pengukur khusus sehingga operator dapat melakukan pengambilan sampel bagian yang memadai dan mendokumentasikan angka Cpk tinggi yang ditentukan untuk bagian ini.

BRB melihat masa depannya terikat untuk memproduksi suku cadang seperti ini. Karena suku cadang ini biasanya tidak diproduksi pada mesin multi-spindel, toko percaya bahwa suku cadang ini dapat menjadi sangat kompetitif dengan perusahaan yang ingin memproduksi suku cadang semacam ini pada mesin bubut CNC.

Peluang Bersejarah

Toko pekerjaan dan rumah produksi mungkin menghadapi skenario yang luar biasa. Naiknya biaya produksi dan faktor-faktor lain membuatnya kurang menguntungkan untuk mendapatkan banyak komponen dari pabrik-pabrik lepas pantai. Pembeli akan mencari produsen yang cakap di negara asalnya yang dapat memanfaatkan teknologi baru, logistik yang lebih sederhana, biaya transportasi yang lebih rendah, dan komunikasi yang lebih baik untuk mengisi kesenjangan ini. Namun, mereka masih harus mendekati "harga China" untuk tetap kompetitif di pasar global mereka.

Tessarzyk percaya bahwa situasi yang sedang berlangsung ini menghadirkan peluang luar biasa bagi perusahaan yang cepat mengadopsi perkembangan permesinan baru. Tentu saja, strategi pemrosesan bagian yang ada dalam pikirannya memanfaatkan fleksibilitas dan kemampuan multi-spindel perusahaannya, tetapi ini hanyalah salah satu contoh pergeseran teknologi yang membutuhkan perubahan pandangan dan pemikiran. Toko mesin sekrup harus menjadi penyedia produksi CNC dalam jangka pendek dengan waktu penyelesaian yang singkat. Demikian pula, bengkel CNC harus beralih dari ketergantungan pada mesin sederhana yang membuat manuver pemotongan rumit ke mesin yang lebih kompleks yang memaksimalkan gerakan sederhana.

Model Delapan Spindle Untuk Bagian Besar dan Tangguh

Meskipun Mori-Say TMZ867 membuat debutnya di Amerika Utara di PMTS (28-30 April 2009, www.pmts.com ), satu model sudah dipajang di showroom TAJMAC-ZPS di Milan, Italia, daerah. Mesin ini digunakan untuk demonstrasi dan untuk membuktikan bagian pelanggan. Satu bagian yang baru-baru ini diuji menunjukkan kemampuan mesin ini dan memperkuat poin bahwa aplikasi untuk pemrosesan multi-spindel bergerak ke arah yang baru.

Bagian ini adalah komponen kolom kemudi baja tahan karat. Kandungan nikel dan krom yang tinggi dari material benda kerja membutuhkan torsi tinggi pada spindel. Bagian ini sebelumnya diproduksi pada mesin bubut tipe Swiss (sliding headstock) heavy-duty. Pada mesin "titik tunggal" ini, waktu siklus adalah 60 detik. Pada multi-spindel, ini adalah 16 detik. Kedua jenis mesin menyelesaikan bagian dalam satu lintasan. Menurut Tn. Tessarzyk, multi-spindle seakurat mesin bubut tipe Swiss.

Ini adalah bagian yang sangat besar untuk produksi pada multi-spindel. TMZ867, bagaimanapun, dapat menampung barstock berdiameter 72 mm dan beroperasi sebagai chucker depan terbuka. Fitur standar mencakup delapan spindel horizontal CNC yang digerakkan AC dan independen; delapan slide senyawa independen (X dan Z); delapan tool carrier independen dengan delapan tool yang digerakkan 12.000 rpm; lima alat backworking (tiga didorong); dan berbagai alat VDI standar yang dapat diatur sebelumnya.

Sistem penggeraknya mengikuti prinsip yang sama yang dipelopori pada adik enam porosnya, TMZ642. Masing-masing dari delapan spindel mesin dihubungkan oleh poros komposit ke motornya sendiri ke dalam drum spindel, yang menggunakan kopling Hirth yang presisi. Ini membuatnya tidak perlu mengindeks terbalik drum di akhir setiap siklus 360 derajat; untuk menghubungkan dan memutuskan motor ke spindel dengan setiap pengindeksan; atau untuk mendinginkan drum untuk menghilangkan panas yang dihasilkan oleh motor spindel.