Mikron MIL E 500/700 U - Szerokie możliwości w kompaktowej budowie

2018-01-08 12:00

Obrabiarki dedykowane do określonego asortymentu produkcji są z reguły ściśle związane z daną gałęzią przemysłu

Ilustracja 1. Pięcioosiowe frezarskie centrum CNC – Mikron Mill E 700 U.

(np. przemysł lotniczy i energetyczny – obrabiarki GF Machining Solutions Liechti – dedykowane wyłącznie do obróbki łopatek). Gdyby nie ekonomiczne i technologiczne uzasadnienie, dedykowanie obrabiarek nie byłoby wykorzystywane. Jednak przeważająca ilościowo i czasowo produkcja to przedmioty typowych klas części (tuleje i tarcze, wałki, dźwignie, korpusy, elementy płaskie). Upowszechnienie obróbki pięcioosiowej i pięciostronnej umożliwiło obróbkę powierzchni o złożonych kształtach (tzw. powierzchnie free from) dzięki uzyskaniu możliwości złożonej kinematyki względnej między narzędziem a przedmiotem obrabianym.

Uniwersalność i automatyzacja wraz z dokładnością obróbki ułatwiają poszerzanie asortymentu produkcji.

Pięcioosiowe centra frezarskie CNC Mikron MILL E 500 U oraz 700 U produkowane przez szwajcarski koncern GF Machining Solutions, stanowią bardzo dobry przykład uniwersalnych 5-osiowych centrów obróbkowych, które z powodzeniem są wykorzystywane w przemyśle samochodowym, lotniczym oraz w zakresie komponentów medycznych. Maszyny dostępne są w dwóch rozmiarach: mniejsza - 500 U i większa - 700 U.

Ze względu na przyjętą uniwersalność zastosowań frezarki Mikron MILL E 500/700 U mogą obrabiać różne materiały (m.in. stale stopowe, aluminium, materiały lotnicze). W zależności od konstrukcji i przeznaczenia obrabianego komponentu wymagane są różne właściwości warstwy wierzchniej powierzchni obrobionej oraz dokładność geometryczna.

W obróbce na potrzeby medycyny istotna jest precyzja obróbki (szczególnie w realizacji komponentu spersonalizowanego – dla ściśle określonego odbiorcy) oraz chropowatość powierzchni ze względu na biofunkcjonalnoś ć.

Przemysł lotniczy to wiele części wykonanych z aluminium oraz materiałów trudnoobrabialnych. W zakresie wykonania istotne są przejścia między powierzchniami oraz wydajność procesu technologicznego. Konieczne jest kontrolowanie dynamiki procesu skrawania w każdej osi.

Przemysł samochodowy cechuje się zróżnicowanymi wymaganiami produkcyjnymi (komponenty produkowane w skali masowej, oraz produkcja wielkoseryjna, seryjna, jednostkowa). Znaczącym faktem jest sama liczba części samochodowych i ich wzajemna odmienność. Dla tych wszystkich warunków frezarki Mikron MILL E 500/700 U wydają się być skonstruowane kompleksowo.

W tabeli poniżej przedstawiono podstawowe dane dotyczące przestrzeni roboczej i przedmiotu obrabianego.

Budowa

Ilustracja 2. Konstrukcja korpusu frezarki Mikron MILL E 500/700 U.

Zastosowane rozwiązania konstrukcyjne Mikron MILL E 500/700 U wraz z układem sterowania umożliwiają obróbkę większej gamy zróżnicowanych
części z zachowaniem wysokiej dokładności. Istotną zaletą obrabiarek Mikron MILL E 500/700 U jest wysoka produktywność oraz wydajność.

Wynika to nie tylko z konstrukcji frezarki typu C cechującej się stabilnością i dużą sztywnością, lecz także z ergonomiczności (łatwość dostępu do przestrzeni obróbkowej) oraz przystosowania do wdrożenia automatyzacji stanowiska obróbkowego (system paletowy, robot przemysłowy do czynności załadowczo-rozładowczych).

Masywny korpus został wykonany jako żeliwny odlew. Prowadnice zostały celowo powiększone („przewymiarowane”) w odniesieniu do dopuszczalnych wymiarów gabarytowych i masy przedmiotu obrabianego.
Takie wykonanie przyczyniło się do podwyższenia sztywności i zapewnienia korzystniejszych warunków dla procesu skrawania. Stosowanie krótszych narzędzi oznacza ich większą sztywność, a zatem korzystny wpływ na uzyskanie żądanej dokładności obróbkowej. Dodatkowo wpływa to na wydłużenie okresu trwałości narzędzia co ma znaczenie w obszarze redukcji kosztów produkcji.

Dwustronne podparcie symetrycznego stołu uchylno-obrotowego (od -120˚ do +60˚) korzystnie przyczynia się do zapewnienia lepszej sztywności, a w konsekwencji lepszej dokładności obróbki. Stół wyposażony jest dodatkowo w obrotowe złącze do podawania chłodziwa.

Kompaktowa zwarta konstrukcja frezarek podwyższa sztywność ale odgrywa także rolę w minimalizowaniu kosztów eksploatacyjnych związanych z wymaganą powierzchnią pomieszczenia ( Mill E 500 U to ok. 30 m2; Mill E 700 U to ok. 34 m2).

Konstruktorzy w GF Machining Solutions zwrócili uwagę na efektywność odprowadzania wiórów z przestrzeni roboczej. Zastosowano otwartą przestrzeń z profilowanymi ścianami obudowy, pochylonymi w celu skuteczniejszego odprowadzania wiórów. Transporter wiórów posiada maksymalną wydajność do 43 l/h.

W napędzie głównym zastosowano do wyboru: klasyczne wrzeciono liniowe 12’000 obr/min o mocy (S6) 20 kW, zapewniające moment obrotowy (S6) 88 Nm lub sprawdzone i niezawodne wrzeciono StepTec 20’000 obr/min o mocy (S6) 36 kW i momencie (S6) 120 Nm. Obrabiarki z rodziny Mill E dostępne z opcją wyboru wersji symultanicznej z silnikami momentowymi w osiach uchylnej i obrotowej oraz w wersji 3+2 z przekładniami zębatymi w osiach uchylnej i obrotowej.

Magazyn narzędzi

Możliwe jest stosowanie dwóch różnych magazynów narzędzi: bębnowego z ilością 30 gniazd narzędziowych lub łańcuchowego z ilością 60 gniazd. Ma to duże znaczenie dla optymalizowania procesu technologicznego. Nadrzędnym kryterium są koszty obróbki, lecz osiąga się je poprzez zastosowanie kryteriów podrzędnych, np. czasów pomocniczych i przygotowawczo-zakończeniowych. W przypadku zróżnicowanych obrabianych komponentów, przy dominującym jednostkowym charakterze produkcji, jedną z opcji optymalizacji jest uzbrajanie obrabiarki dla jak największej liczby różnych procesów technologicznych. Może to wymagać zastosowania wielu różnych narzędzi. Takie podejście pozwala na skrócenie czasów w przypadku koniecznych czynności uzbrajania obrabiarki.

Sterowanie i automatyzacja

Ilustracja 3. Przykład automatyzacji w Mikron MILL E 500/700 U

Podstawowym układem sterowania zastosowanym we frezarkach Mikron MILL E 500/700 U jest Heidenhain iTNC 530, a opcjonalnie jest dostępny Fanuc Oi-MD. Tego typu układy sterowania zapewniają wystarczającą moc obliczeniową oraz posiadają bazy zaawansowanych funkcji. Obecne możliwości programowania CNC w celu zwiększania możliwości technologicznych wymagają wdrażania własnych funkcji obróbkowych.

W obrabiarkach zastosowano moduły inteligentne (Smart Machine), stanowiące zespolone rozwiązanie informatyczne wraz z układami elektromechanicznymi współpracujących z układem sterowania. Moduły te umożliwiają istotne podniesienie niezawodności oraz produktywności. Oszczędność energii elektrycznej, nawet do 50% w zależności od procesu technologicznego, stanowi ważny czynnik w optymalizacji kosztów produkcji. Takie moduły jak ITC i OSS wspierają optymalizację kinematyczną układu przedmiot-narzędzie co poprawia precyzję obróbki. Dzięki modułom OSS i rConnect możliwe jest stosowanie posuwu roboczego wyższego o 24%.

Zaletą frezarek Mikron MILL E 500/700 U jest przystosowanie do wdrożenia automatyzacji stanowiska obróbkowego poprzez zastosowanie paletyzacji i robotów przemysłowych. Zintegrowane systemy paletowe wykorzystujące różnego rodzaju palety (Delphin 400x400; MTS 400x400; Dynafix 350x350; UPC 320x320) umożliwią użytkownikowi włączenie obrabiarki w istniejący już system transportowy wykorzystujący palety. Do powyższych palet dostępne są magazyny pięcio- lub siedmiopaletowe.

Pełne wdrożenie automatyzacji stanowiska obróbkowego, z podsystemem paletyzacji oraz robotem przemysłowym obsługującym czynności załadowczo-rozładowcze, umożliwia znaczące wydłużenie pracy bezobsługowej. Dążenie do pracy bezobsługowej 24/7 z wykorzystaniem automatyzacji to sedno Przemysłu 4.0.

Istotne znaczenie dla właściwości użytkowych frezarek Mikron MILL 500/700 U ma kompleksowe podejście konstruktorów GF Machining Solutions, którym udało się uwzględnić wiele czynników i warunków. Pozwoliło to na szeroką elastyczność w ramach zróżnicowanych obrabianych komponentów dla różnych rodzajów produkcji. Ergonomia cechująca się łatwością dostępu do strefy obróbkowej ułatwia wdrożenie automatyzacji stanowiska oraz obniża koszty eksploatacyjne. Znaczącemu wzrostowi może ulec produktywność (nawet o 46% w zależności od obrabianego przedmiotu). Dodatkowe kompleksowe wdrożenie automatyzacji Systemu 3R umożliwia dalsze podwyższenie wydajności, nawet o 20%. Innowacyjnością przedstawianych frezarek jest efektywne połączenie uniwersalności zastosowania i wymaganej precyzji obróbki z konstrukcją sprzyjającą podwyższaniu produktywności i podejmowaniu działań optymalizujących procesy technologiczne.

Wróć