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应用案例 Case
应用案例
  • 海德汉展位号:W1-B102
           海德汉将在2016年6月22日—26日于北京-新中国国际展览中心举办的第十三届国际机床工具展览会中盛大亮相。本届展会海德汉公司参展的主题是全闭环系统带给客户高精度的加工。我们将展出ECA4000、ROC2000/7000角度编码器、TS 460/TT 460测头、新型绝对式光栅尺LC1X5系列光栅尺和TNC数控产品等。届时欢迎您莅临W1馆B102展位交流参观。 


    全闭环和智能化控制带给客户高精密加工


    TNC640数控系统

           TNC 640是海德汉新一代数控系统,适用于高性能铣削类机床和铣车复合机床,具备诸多创新的智能制造功能:高级动态预测(ADP)、动态高效、动态高精等功能可以大幅提高加工效率和表面光洁度,智能防碰撞功能可靠地避免机床碰撞故障。

           全新的基于3D模型的DCM智能放碰撞功能让机床制造商能更容易地传输和准确定义现有3D数据,用户将获益于高分辨率及逼真的机床部件和机床加工区图形显示,也使用户能最大限度利用加工区。

           高分辨率和逼真3D图形仿真功能使您甚至能在实际加工前准确评估铣削、钻削或车削加工效果。3D仿真图形提供许多优点,例如刀具和工件透明显示或基于刀具的工件彩色显示。


    全闭环和智能化控制带给客户高精密加工


    TNC620数控系统


           TNC 620是一款紧凑型多用途数控系统,适用于高速、高可靠性、高精度轮廓加工机床,支持五轴联动加工。它的显示界面和编程方式与iTNC530风格一致,而且加工程序完全兼容。编程过程中的提示信息、问答和图形帮助为操作人员提供最佳支持。高速的程序段处理时间和轮廓精度的控制既满足了高速切削,又能保证光滑的表面质量。


    全闭环和智能化控制带给客户高精密加工


    LC1X5系列光栅尺


           新型绝对式光栅尺采用新型的双密封结构设计,进一步提高光栅尺的抗污染特性,并且在安装尺寸方面兼容以前产品,客户无需更改安装工艺。接口方面可实现与当前常见系统的连接。此外,在配合海德汉最新版供气单元DA400使用后,可以使光栅尺的防护提到最高,达到IP67。


    全闭环和智能化控制带给客户高精密加工


    ECA4000角度编码器

           主要应用于大型回转工作台、摆动轴和天线和大型望远镜。具有精度高、高速、多种直径规格、METALLUR刻线光栅毂可抵抗一定程度的污染,绝对式扫描使产品在应用时无需回零。读数头的防护等级达 IP 67、新型简化读数头安装设计以及独有的摩尔感应器可降低客户安装难度。



    全闭环和智能化控制带给客户高精密加工


    ROC2000/7000角度编码器
           主要应用于大型重载回转工作台、摆动轴和天线和大型望远镜。该系列角度编码器用分离式联轴器连接驱动轴。联轴器补偿轴向运动和轴之间的较大的不对正误差,避免角度编码器的轴承受力过大。


    全闭环和智能化控制带给客户高精密加工


    新一代防碰撞测头

            避免碰撞和温度影响的功能是新一代测头的突出亮点:如果测头外壳与夹具或工件轻微碰撞,测头可吸收冲击力。同时,内部开关立即关闭就绪信号,使数控系统停止机床运动。未被损坏的测头仅需重新校准(用数控系统校准循环),即可继续正常工作,这个特殊设计不仅可以保护测头本身,也可防止在探测过程中因操作不当而损坏主轴。而且,防撞缓冲器还有隔热作用,可避免由于主轴热传递使测头精度变差。



    全闭环和智能化控制带给客户高精密加工

    TMK开放式转台

            海德汉子公司ETEL将亮相CIMES2016,本届展会我们带来了高性能的TMK开放式转台。ETEL公司一直保持着技术创新,领先的技术和服务,最高的质量标准,稳定的工作环境,专业化的员工,致力于打造一流产品和服务。ETEL公司可提供从纳米级精度的高端运动系统到大扭矩/大推力工业应用的运动系统。其TMB、TMK系列力矩电机广泛应用于机床行业。


    全闭环和智能化控制带给客户高精密加工


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  •        M3D—TNC 640的动态碰撞监测功能的全新数据格式,提高机床加工区的利用率。

           当碰撞即将发生时,动态碰撞监测(DCM)立即停止加工,因此能提高机床和操作人员的安全性。这时,TNC640为机床操作人员用图形显示哪些机床部件有危险。还生成出错信息。防止损坏机床,避免代价高昂的停机损失。

           描述碰撞对象图形的全新M3D格式让DCM功能更加高效。现在,能用清晰的3D模型更好地查看潜在碰撞对象。因此,机床制造商可用计算机软件M3D转换工具将标准CAD模型中的碰撞对象转换成可靠的M3D格式并导入到TNC 640系统中。这样就生成了复杂机床部件的清晰图形,这就是说可以提高机床加工区的利用率。因此,DCM与M3D的配合将提供最佳安全性及灵活性。


    TNC 640新特性:详细描述机床零部件及刀座的图形


           DCM与M3D配合甚至能监测最细小的可能碰撞的边角。


    TNC 640新特性:详细描述机床零部件及刀座的图形


           用刀具主轴探测工件。


    TNC 640新特性:详细描述机床零部件及刀座的图形


           隐藏的视图使操作人员无法发现即将发生的碰撞。



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  • 全闭环位置测量为任何小批量加工提供高精度

           小批量生产中,由于加工任务和加工步骤经常变化,常常造成精度不足。主要是因为机床和驱动的温度持续变化和无法预测,温度变化导致滚珠丝杠驱动热膨胀。海德汉直线光栅尺组成的全闭环位置测量系统能避免传动链的这些变化。它随时准确地确定机床工作台位置。因此,能持续保持工件的高精度并完全满足公差要求。


    满足任何应用要求的加工精度


           即使最现代化的企业,如果需要经济且高精度地加工,也需要灵活的小批量生产能力。尤其是生产组织和物流需要大量的时间和人力资源。毕竟生产准备、生产以及更多的加工步骤都必须确保最高精度。如果实际加工速度大大快于机床和设备的准备速度,那么延迟将导致严重后果。计算变得没有意义,因为时间消耗大以及安排后续机床计划非常复杂。

           所有这些问题毫无疑问地告诉我们,对于生产组织和周密计划来说,精度是灵活的小批量生产最重要的因素。事实上,现代化机床本身的精度通常都不低。然而,最重要的通常是细节,对于精度而言,重要的是机床发热也即加工本身导致的热膨胀。

    热膨胀影响巨大

           我们都知道材料受热时将膨胀。对于直线轴,主要是滚珠丝杠驱动的影响。由于预紧及滚珠丝杠驱动与螺母间的摩擦,加工时工作台的运动导致工作台温度升高。滚珠丝杠驱动的固定轴承和可动轴承允许滚珠丝杠进行相应膨胀,以免损坏轴承。

           钢滚珠丝杠驱动的热膨胀值很容易计算,钢材的热膨胀系数为每度每米10微米。如果滚珠丝杠驱动长度为1 m,温度升高1°C,将膨胀10 µm。对于滚珠丝杠驱动,45°C的温度十分常见,这就是说比理想温度20°C高25°C,不难想象实际偏差将有多大。

    温度过高造成废品

           周一早晨的机床温度是最理想的20°C,这是因为周末不工作。现在开始为40件的小批量生产进行装夹和准备。该件的加工难度一般,机床工作台运动速度不高。最大进给速率为3.5m/min。对两个相距350 mm的孔进行钻孔加工和轮廓铣削。加工用时5分30秒;两孔间距的公差为±0.02 mm。

           加工后的质量检查发现40件工件中只有前25件符合公差要求。大约40%的加工件报废—这是灾难性的结果!为什么?

           在加工中,滚珠丝杠驱动的温度不断升高。第25件后,发热造成滚珠丝杠驱动的热膨胀达到临界点,误差超出公差±0.02 mm。最后一件的偏差甚至达70 µm。

           可以很容易地显现这个偏差:加工第40件后,将首件安装回机床,Z轴方向进给减小一半。这样精加工的第2孔我们可在现有孔中清晰看到一条边界线,第2次铣削加工也有同样情况。这是滚珠丝杠驱动热膨胀70 µm的误差所造成的结果。


    满足任何应用要求的加工精度


    频繁换件造成热膨胀无法预测

           然而,小批量生产不是线性膨胀的问题,因为线性膨胀容易计算。问题在于需要不断换件和加工条件不断改变,因此无法预测温度变化。例如,周一早晨第一批小批量生产后,下午的加工马上换为不同的设置。那么,现在的机床温度怎么样呢?换设置时是否完全冷却到20°C,还是滚珠丝杠驱动仍有余温呢?

           无人知晓,以后每次的小批量生产条件越来越难以预测。无法为未来批次的加工确定参数值。下次加工时,同样的加工操作的废品可能多也可能少,这取决于加工开始时的滚珠丝杠驱动初始温度以及温度的变化情况。

    高精度位置测量的全面控制

           另一方面,直线光栅尺的位置测量不受滚珠丝杠驱动热膨胀的影响—而且也不受其它因素影响。也被称为全闭环控制,这种方式始终能高精度地确定机床工作台位置。结果是稳定的生产条件,持续保持工件的高质量。

           比较加工方式以说明以上加工举例。全闭环控制的加工没有废品;所有工件全部符合公差要求。加工第40件后,第二次加工首件,Z轴方向进给减小一半,无可见边界线。

           特别是对于小批量生产的企业,用直线光栅尺的全闭环位置测量系统的机床值得投资。


    满足任何应用要求的加工精度


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  •        不断接受新任务和新挑战并开发切实可行的解决方案—这就是ELMANN公司的优势所在。这家意大利企业以此作为座右铭,成为非常成功的模具制造商,生产汽车大灯等其它产品的模具。他们研发和开发新技术,以简化生产、提高安全性和生产力。研发的目的是实现24小时无人值守地生产。

           ELMANN不存在向低成本国家迁厂的问题。相反,他们的公司文化是自己开发加工解决方案,将厂址的劣势转换成优势。其表现之一是Promac公司SharavGV TD机床的自动化,该机用海德汉iTNC 530控制。

    开发有效解决方案

         “我们相信我们能事半功倍。例如,我们寻找一种能将所有机床综合在一起的技术方案,以最大限度提高生产效率,”ELMANN公司业主AlmerinoCanuto介绍他公司的理念时说。与Promac公司合作,ELMANN为PromacSharavGVTD机床开发了自动化系统,Promac主要生产大中型工件加工的5轴机床。

           整个系统由两台机床和一台桁架式5轴滑动工作台组成,两台机床共享一个刀库、具有可换铣头以及托盘交换系统。还包括机床铣头自动换头系统(H S K- A100刀柄的增强型Promac TA型),用同一台加工中心进行粗加工及精加工和钻孔加工。这种配置的双机可相互独立地工作。


    iTNC 530 HSCI控制高度自动化的加工中心

     

           高度复杂:ELMANN生产汽车大灯模具。

           选用高度灵活的加工中心而非专用机床

           所有这些选配让专用机床毫无吸引力,企业主AlmerinoCanuto表示,ELMANN更灵活。“现在5轴机床的速度和精度足以弃用专用机床。加工中心竞争优势更大,换刀速度更快。当5轴加工中心通过搭配相应模块获得所需灵活性后已成为生产的主流,而且还能适应不同的应用要求。”

           机床通过海德汉iTNC 530HSCI数控系统操作。数控系统确保生产安全与平稳、最大限度减少停机和确保高表面质量—这是汽车模具制造的基本要求。

         “过去几年中,我们注意到信息从车间向工程技术部方向的流动。现在,工业4.0需要改变看法,”Almerino Canuto说。“重点一定在产品端:越贴近产品,附加成本和时间越少。生成加工模型和产品模型以及数据交换非常重要,因为如果事先未用仿真技术,一旦出现任何问题就可能无法避免停机问题。”

    全自动化加工

           iTNC530确保整个系统的高可靠性。配自动直线托盘交换系统的两台机床的整套设备全天全自动地生产。操作人员的工作量减小到最低:iTNC530监测整个加工过程,从主机到测量系统(该机床配海德汉LC 183直线光栅尺),如有任何问题立即报告控制中心。

           由于设备尺寸很大,数控系统配备了无线传输的HR550 FS电子手轮。如果出现任何问题,操作人员能安全地接近机床加工区并高精度的手动移动加工中心的进给轴。而且,该机安装的TeleService 2.1选装项还能远程访问iTNC530的用户界面,进行监测和诊断。


    iTNC 530 HSCI控制高度自动化的加工中心

     

           灵活性:摆动工作台可进行5轴和5面的钻孔及铣削加工。


    iTNC 530 HSCI控制高度自动化的加工中心

     

           可塑性:机床铣头交换系统可实现用一台机床完成所有加工任务。

           在模具的全自动生产中,难点在于无法准确预计所有进给轴的运动。机床运动非常复杂且位置变化很快。虽然在加工前,对CAM数据进行了彻底检测和仿真,但无法百分之百重现实际机床配置。这是ELMANN为什么利用iTNC530的动态碰撞监测功能的原因。该功能考虑加工区内机床部件在即将碰撞时停止机床运动,避免损坏机床。无论是手动运动还是执行加工程序时都适用。


    iTNC 530 HSCI控制高度自动化的加工中心

     

           便捷性:Promac加工中心的铣头可加工1200 mm的长孔。

        “海德汉iTNC 530 HSCI确保加工生产的安全与稳定,最大限度缩短停机时间并确保最高表面质量。”

    Almerino Canuto,ELMANN公司企业主

     新加工中心继续配iTNC 530

            ELMANN的新机床依然依赖海德汉数控技术。最近,正在调试配iTNC 530数控系统的第三台Shar- av GVTD加工中心。该机尺寸小于其它机床。冷却蓄能器和螺旋排屑器位于步行道的地面下方,这是为ELMANN的特别要求而调整的布局,以利于尽可能减小占地面积。iTNC 530与ELMANN特别开发的自动化系统之间用纯数字方式连接,确保这台新机床能完美接入现有管理及自动化系统中。


    iTNC 530 HSCI控制高度自动化的加工中心

     

            网络化:iTNC 530是整个自动化系统的控制中心。

    ELMANN公司

            创建于1981年,位于意大利特雷维索省西莱河畔卡萨莱的ELMANN公司为国际客户生产汽车大灯模具。该公司无意将生产厂迁往低成本区,专门设立了从事研发的FCS SYSTEM子公司。优化生产的技术。重要的是ELMANN与合作伙伴合作提供一流的技术解决方案并践行公司理念。合作伙伴包括技术先进及效益突出的Promac及海德汉。


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  •        车削插补是TNC 640特别突出的功能之一。它提供了许多非常灵活的加工方式,甚至有些车床也可能无法做到。

            应用案例之一是USB集线器的外壳,用车削插补功能和倾斜加工面方式加工。外壳加工需要执行多步加工,在环形槽以及倾斜槽边缘的倒圆加工中,车削插补显示出突出的优点。此外,在两次车削插补之间还需要加入铣削加工,加工步骤为:

           ■  用循环292(铣刀)粗加工壳体

           ■  铣削内型腔(铣刀倾斜25°角)

           ■  用循环291车削插补环形槽(车刀倾斜25°角)

           ■  精加工内型腔(铣刀倾斜25°角)

           ■  用循环292(车刀)车削插补加工壳体

           ■  用循环292车削插补倒圆(车刀倾斜25°角)

           铣刀快速和高效地完成粗加工,切除速度快。环形槽和倾斜面的倒圆用车削插补方式加工,它不同于传统车削—它在倾斜面功能支持下可在任何位置进行加工。循环291(关联插补车削)和循环292(轮廓插补车削)适用于这种加工。


    车削插补让加工中心更灵活

           车削插补:TNC 640的循环291和循环292让加工更简单,更灵活,包括倾斜加工面时。

           激活选装项96后,这两个循环都可使用。普通铣床将变身“超级铣床”。这是因为铣床将能在任何位置和任何角度执行轮廓车削加工。特别是循环292,对于车削轮廓所需的复杂运动顺序,TNC 640还能进行所有必要计算。循环292用对话格式语言编程,因此十分易用。车削插补功能可用于加工密封槽和润滑槽。当然,也能加工轴向槽和径向槽。


    车削插补让加工中心更灵活


    车削插补让加工中心更灵活


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