SW: 大工件的高效生产

12/15/2008 - Oliver Hagenlocher

SW公司拓展BA W06系列的应用范围,将此系列用于大工件生产

SW公司的双主轴加工中心是高效生产设备,被广泛用于汽车工业。 SW公司通过创新研制出BA W06-2W型加工中心,用于像油底壳、变速箱壳和离合器外壳这类大型轻金属工件的4轴和5轴加工。


SW公司的多主轴高效加工中心到目前为止仅限于中小型工件的加工, 对长度大于500 mm的箱体工件进行5轴加工时,只有单主轴机床可供选择,来料加工和汽车制造业的供货商对这种限制深有感受。 他们深知并一直欣赏SW公司机床的可靠性和高效性。 如今SW公司在自己的供货范围内填补了空白, 为用户提供了大型箱体工件的加工机床 - BA W06-2W型加工中心 。

以创新延续成熟工艺
SW公司迄今为止的卧式加工中心配置双回转式工作台,工作台上安装了具有旋转轴的夹具,这种结构为实现高效生产奠定了坚实的基础。 当一个可夹紧两个或四个工件的夹具在加工区内时, 操作工可以对另一个夹具上下料。 这种上下料和主加工同时进行的设计,可以最大程度地缩短非机加工时间,但可夹紧的工件大小却受到了限制。 工件的轮廓应与回转轴和旋转轴的圆周轨迹相适应。 为了加工大型工件,必须按比例加大双回转式工作台轴和夹具旋转轴的规格。
SW公司研发部主任沃尔夫冈.阿姆雷德 (Wolfgang Armleder) 先生在谈到设计要求时说: “我们要给用户提供的是紧凑型机床。 机床占地的大小已成为购置机床时考虑的决定因素。 SW公司经理雷纳.佛理斯(Reiner Fries)先生补充说: “创新不是要达到自我目的,而是要面向市场要求。 所以我们的新机床以成熟技术为基础,通过创新元素实现了切合实际需求的技术组合。“

附加一个直线轴达到一箭双雕之功效
SW公司的专家设计了一个非常巧妙的方案。 众所周知,BA W06系列的机床技术成熟,动态高,所以此系列机床的大部分元件和部件被专家沿用到了新机床上。 BA W06-2W机床的创新元素是新配置的和Z轴相对的W轴。 这个附加轴的行程为1000 mm,从而为工件从上料区传送到加工区铺平了道路,而且加工区也因此得到拓展。 这个附加轴上还内置了一个单回转工作台用于夹紧夹具,进行4轴加工。 这个回转式工作台可夹工件或夹具的最大重量是750 kg。 根据BA W06 系列的积木式结构,该机床可以配置一个行星夹具,如果再配置两个旋转轴,便能用于工件的5轴加工。 这种设计方案有众多优点, 阿姆雷德先生解释说: “在机床外轮廓不变的情况下,单回转式工作台可获得更大的回转圆周轨迹。 这是此机床方案的最妙之处。 在机床外尺寸不变的前提下,我们开发了更大的加工区,所以BA W06-2W 型机床可以加工回转直径为800 mm的大型工件。

扩展了可加工产品的范围
除了配置附加的W轴外,我们还深挖潜力,开拓了机床的其它一些优点。 首先加工区在Z轴方向拓展了225 mm,这样就可配置深孔钻一类的长刀具,刀具的最大长度达到550 mm。  雷纳.佛理斯先生解释道,根据不同应用,在加工某些大型工件时,能通过一台机床一次装夹进行全套加工,而不需要对工件再次装夹进行钻孔。 这种工艺非常适合应用于油底壳和变速箱壳一类汽车零件的加工,采用这种工艺的生产企业能大大减少工件的加工和物流时间,从低成本和高柔性中获利。

联机方便,成本低廉

上下料时W轴在1.2秒钟的时间内并可从加工区行进到较前面的上下料位置,这时一个直线轴带着上下料区和加工区之间的隔离门一起移动。 和其它设计相比,这里没有附加的运动元件和驱动装置,不仅降低了成本,更提高了运行的可靠性。 在上下料工位,可根据需要选择从上面或下面取放工件,很大程度上方便了机床的联机。当工件在运输区横向靠近工件时,一个双卡爪机械手会把工件提升到夹紧位置,双卡爪的高架机械手从上面同时取走或放置两个工件。 如果需要当然也可考虑采用上下两方相结合的工件进出料方式。 这时毛坯件从运输区被输送到机床内,机床对毛坯件的三面进行加工; 然后高架机械手提出工件,翻转工件,再将工件放入机床加工另三面; 加工完毕的工件由机床向下放到运输区的工件存放架上。 这种方案的突出优点是省却了采用托盘输送工件时必需的工件夹具,从而节约了价格不菲的工件夹具成本。 机床自行完成夹具工装内的工件更换, 运输区内只需配置最简单的工件存放架, 所有这些设计都大大降低了高效系列生产时的运营成本,减少了BA W06-2W型机床的运输费,同时提高了更换工件品种时的机床柔性。

长时的加工使上下料时间显得微不足道

这台新机床的这种结构割舍了SW公司其它机床到目前为止的优点 – 即主加工和上下料同时进行。 佛理斯先生在解释这个问题时娓娓道来: “当然,理论上我们可以指责这项设计方案放弃了我们的高效宗旨, 然而实际上并不尽然。 在我们对所确定的工件进行加工分析时,我们发现,像油底壳或离合器外壳这类大工件,纯加工时间需要五到十分钟。 所以在整个循环中工件上下料时间所占的百分比很小。

建立在成熟可靠的元件基础之上
从机床外部观察,BA W06-2W型加工中心和成熟可靠、久经考验的BA W06系列加工中心并无多大区别,这是有它的道理的。 成熟可靠的元件全部被SW公司的专家沿用,这些元件当然也包括安装在SW一体式机身后侧的加工单元。此加工单元配置了直线电机和两个Z 轴。这两个Z 轴可互相独立行走,用于带刀具补偿的并行或串行加工。 X轴和Y轴的行程为600,电主轴之间的距离相隔600 mm,在Z轴方向的行程是500 mm。 直线轴在直线电机的驱动下,加速度可达20 m/s2 ,最大速度为100 m/min。 由于机床的动态刚性高,所以可承受的冲击值高达1000 m/s3,哪怕运行轨迹很小时,也能在最短时间内定位。 配置HSK-63刀柄的刀具加工时,可提供的驱动扭矩为80 Nm,功率35 kW。 配置的两个具有同步技术电主轴的转速可在0,7 s内加速到17.500 min-1,圆台上的夹具可配置成第5个直线轴使用, 并通过力矩电机驱动。 这样一次装夹,即可对大型工件进行5面加工,或通过插补对大型工件进行5轴加工。 两个主轴自行完成换刀,刀库可存放84把刀具,并可提供存放144把刀具的刀库供选用。 换刀时屑对屑时间为2,75 s。

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