В каждом механическом цехе наступает момент, когда вертикальный обрабатывающий центр становится недостаточно большим. Ваша заготовка длиной 3 метра, весит 8 тонн, а стоящая на полу С-рамная ВМК не помещается даже под шпиндель -, не говоря уже о том, чтобы разрезать ее без болтовни. Именно тогда в разговор вступает портальный фрезерный станок.
Но покупка портального станка — это не заказ VMC по каталогу. Машина больше, цена больше, и последствия неправильной спецификации тоже больше. Слишком маленькая машина вынуждает переустанавливать детали в середине-работы; тот, который слишком легкий, прогибается при сильных порезах и дает вам допуски, которые вы не можете удержать. Вот как следует обдумать решение, прежде чем что-либо подписывать.
Начинайте с заготовки, а не с машины
Это звучит очевидно, но именно здесь большинство покупателей запутываются. Сначала они изучают характеристики машины и пытаются-обратно спроектировать ее. Сделайте это наоборот.
Вытащите три самые большие или тяжелые части и запишите:
Максимальный размер конверта, длина, ширина, высота и не забудьте высоту светильника. Для детали диаметром 2500 мм на приспособлении диаметром 300 мм требуется перемещение по оси Z-, которое учитывает оба параметра плюс длину инструмента.
Максимальный вес не только детали, но и приспособления, патрона или надгробия, а также любого поворотного стола, который вы можете добавить. Номинальная нагрузка в таблице обычно указана для равномерно распределенного веса; сосредоточенная нагрузка на одном углу может сократить это число вдвое.
Материал: чугун, конструкционная сталь, нержавеющая сталь, титан, алюминий? Силы резания различаются на порядок, и это влияет на все: от мощности шпинделя до массы колонны.
Допуск: вы выполняете черновую обработку сварной детали до ±0,1 мм или чистовую обработку основы формы до ±0,005 мм? От того, какой класс точности вам нужен, зависит, стоят ли линейные шкалы и термокомпенсация своих денег.
Грубо говоря, если размеры ваших деталей регулярно превышают 2000 мм или весят более 5000 кг, то портальная машина, вероятно, является подходящей платформой. Ниже этого большой VMC типа C-frame или моста-может выполнить эту работу с меньшими затратами.
Фиксированная балка, подвижная балка или подвижная колонна?
Портальные машины имеют три основные архитектуры, и выбор зависит от того, как вы сочетаете жесткость с гибкостью.
Фиксированная-балка: перекладина прочно прикреплена болтами к двум колоннам. Это самая жесткая конфигурация, наиболее распространенная для тяжелых-работ. Компромисс заключается в том, что расстояние от стола до балки фиксировано, поэтому очень высокие заготовки могут стать проблемой. Если ваши детали в основном представляют собой плоские пластины, основания пресс-форм или структурные рамы, обычно лучшим выбором будет станок с фиксированной-балкой.
При перемещении-балки - перекладина перемещается вверх и вниз по колоннам, обеспечивая переменный зазор Z-. Это удобно, если вы используете смесь коротких и очень высоких деталей или если вам нужно повернуть головку под большим углом. Передвижной механизм увеличивает стоимость и является потенциальным источником ошибок позиционирования, поэтому эти машины, как правило, более дорогие и немного менее жесткие, чем эквивалентная модель с фиксированной-балкой.
При перемещении-колонны сам портал перемещается вдоль кровати, а стол остается на месте. Такая конструкция распространена на очень длинных машинах (6 метров и более), где перемещение тяжелого стола нецелесообразно. Это также позволяет загружать одну деталь, пока машина режет другую, если у вас есть установка с двумя-поддонами. Обратной стороной является то, что занимаемая площадь - занимает площадь, занимаемую машиной, по сути, вдвое превышающую ее ход по оси X-.
Для большинства цехов, занимающихся общей-обработкой крупных деталей, портал с фиксированной-балкой – это оптимальное решение с точки зрения жесткости, стоимости и надежности.
Шпиндель: мощность, крутящий момент и скорость
Шпиндель — это место, где деньги встречаются с металлом, и если это сделать неправильно, это означает либо прогорание фрез, либо остановку шпинделя на середине-прохода.
Мощность (непрерывный рейтинг S1) — это показатель, на который следует обратить внимание, а не пиковый или 30-минутный рейтинг. Для обычных работ со сталью и чугуном разумной отправной точкой является мощность 18–22 кВт. Если вы обрабатываете тяжелую черновую обработку нержавеющей стали или титана, обратите внимание на мощность 30 кВт и выше. Алюминиевые цеха могут обойтись меньшим энергопотреблением, но им требуется большая скорость.
Крутящий момент — это то, что на самом деле срезает чип, и он связан с мощностью и скоростью по простой формуле: Крутящий момент (Нм)=9,550 × Мощность (кВт) / Скорость (об/мин). Шпиндель мощностью 22 кВт при 1500 об/мин обеспечивает крутящий момент около 140 Нм -, которого достаточно для большинства операций черновой обработки стали. Если для резки требуется больший крутящий момент, вам нужен шпиндель с-приводом от редуктора, а не с прямым-приводом или электро-шпинделем. Коробки передач меняют максимальную-конечную скорость на низкую-шумную работу, а это именно то, что требуется при тяжелой черновой обработке.
Скорость зависит от материала и типа фрезы. Для стали и чугуна с твердосплавными пластинами достаточно 4000–6000 об/мин. Для высокоскоростного фрезерования алюминия-или графитовых электродов вам потребуется 10 000–18 000 об/мин, что обычно означает электро-шпиндель. Некоторые магазины выбирают двух-скоростную коробку передач, чтобы обеспечить как низкий-конечный крутящий момент, так и разумную максимальную скорость - это компромисс, но зачастую разумный.
Конусность проста: BT40 для более легких работ, BT50 для тяжелых-работ. Почти все большие портальные станки поставляются с BT50 (или CAT50/HSK-A100) в стандартной комплектации, и это то, что нужно для больших заготовок. Державка инструмента большего размера лучше сопротивляется прогибу и может передавать больший крутящий момент.
Точность: о чем не говорит спецификация
Каждый производитель указывает точность и повторяемость позиционирования, но эти цифры измерены в идеальных условиях на нагретой машине в помещении с-контролируемой температурой. Ваш цех, вероятно, не та комната.
Что на самом деле важно:
Линейные шкалы и поворотные энкодеры - поворотные энкодеры на двигателе подсчитывают обороты и определяют положение; линейные стеклянные шкалы напрямую измеряют фактическое положение оси. На машине с ходом 4+ метров тепловое расширение ШВП может легко добавить погрешность в 0,03–0,05 мм. Линейные шкалы исключают это. Если вам нужна точность позиционирования выше 0,02 мм по всему ходу, настаивайте на использовании линейных шкал с замкнутым-контуром по всем осям.
Термическая компенсация - шпиндель, шарико-винтовые передачи и отливка нагреваются в течение длительного времени. Ищите машины со встроенными-тепловыми датчиками и алгоритмами компенсации, особенно если вы будете работать при выключенном свете-или соблюдать жесткие допуски в течение много-часовых циклов.
Геометрическая точность - прямоугольность между осями, прямолинейность каждой оси и погрешность угла наклона на протяжении всего хода. Перед отправкой запросите отчет-о проверке состояния сборки (ISO 230-2 или аналогичный). Станок, который не может выдерживать прямоугольность 0,02 мм на расстоянии более 3 метров, будет производить детали, которые не соответствуют вашей КИМ, независимо от того, что говорит номер повторяемости.
Для справки: типичный портальный станок среднего-диапазона обеспечивает точность позиционирования около 0,02–0,03 мм на полную ось и повторяемость ±0,003–0,005 мм. Высокопроизводительные-машины с линейными шкалами и термокомпенсацией позволяют увеличить точность позиционирования до 0,01 мм или выше.
Система управления
Элемент управления — это интерфейс вашего оператора к машине, который также определяет, какой тип программирования и автоматизации вы можете использовать.
FANUC (0i-MF, 31i) — это надежный - отраслевой стандарт по умолчанию, широко поддерживаемый, и каждый программист ЧПУ знает диалект G-кода. Запасные части легко найти практически в любой точке мира. Для большинства магазинов это безопасный выбор.
SIEMENS (828D, 840D sl) пользуется популярностью в Европе и для сложных многоосных работ, поскольку обладает более сильным кинематическим преобразованием и лучшим программированием в цехах. Кривая обучения более крутая, но 840D трудно превзойти в пяти-осевой или одновременной обработке.
MITSUBISHI (M80, M800) часто встречается на тайваньских и китайских машинах и предлагает хорошие характеристики по более низкой цене. Он способен, но имеет меньшую глобальную зону обслуживания, чем FANUC.
Если вы работаете по трем-осям с помощью программ, созданных CAM-, подойдет любой из них. Если позже вы планируете добавить поворотную ось или пятиосную-головку, убедитесь, что система управления справится с этим - обновление базового трех-осевого управления до пяти-осевого-позже обходится дорого, а иногда и невозможно.
Не забывайте о вспомогательных средствах
Эти предметы кажутся маленькими, пока они не исчезнут, а их дооснащение после доставки обходится гораздо дороже, чем их предварительное указание.
Инструментальный магазин - 24 инструментов — минимум; 32–40 лучше подходит для изготовления пресс-форм или деталей с несколькими-операциями. Цепные магазины вмещают больше инструментов, чем карусельные, и являются стандартными для более крупных машин.
Подача СОЖ через-шпиндель-, если вы сверлите глубокие отверстия или фрезеруете карманы, подача СОЖ под давлением 20–70 бар через-шпиндель не-не подлежит обсуждению. Он удаляет стружку, продлевает срок службы инструмента и позволяет ускорить подачу.
Удаление стружки - портальный станок, выполняющий тяжелую резку стали, может производить 50+ кг стружки в час. Винтовой конвейер или шарнирно-ленточный конвейер, который автоматически отводит стружку, стоит каждой копейки. Машина без него становится кошмаром, требующим-трудоемкой уборки.
Система охлаждающей жидкости - насос охлаждающей жидкости высокого- давления, фильтрация (не менее 50 микрон, предпочтительно 20 для отделочных работ) и резервуар, рассчитанный как минимум на 8–10 часов непрерывной работы.
Автоматическое измерение инструмента и измерение заготовки - экономят время на настройку и уменьшают ошибки оператора. На машине, где одна установка может занять 30+ минут, проверка быстро окупается.
Угловые головки/много-головки -, если вам нужно обрабатывать вертикальные поверхности без переналадки, используйте право-угловую головку или автоматическое устройство смены головок, которые могут полностью исключить вторую операцию.
Монтаж: Скрытая цена
Портальный фрезерный станок — это не то, что нужно распаковать и подключить. Сама машина может весить 30–150 тонн, и ей нужен фундамент, рассчитанный на такую нагрузку. Вам, вероятно, понадобится:
Железобетонный приямок или площадка, часто толщиной 500–800 мм, с арматурными каркасами и иногда с изоляцией от плиты здания.
Трехфазное питание-при правильной силе тока - шпиндель мощностью 30 кВт, а также сервоприводы и насосы охлаждающей жидкости могут потреблять 80–120 кВА.
Сжатый воздух для смены инструмента и пневматических аксессуаров.
Кран или такелажная бригада, способная поднять 20+ тонн, чтобы поставить машину на пол.
В помещении с-регулируемой температурой, если вы заплатили за опции высокой-точности -, изменение температуры окружающей среды на 5 градусов приведет к смещению 4-метровой отливки на 0,05 мм или более.
Запланируйте 10–20 % от стоимости машины на фундамент, оснастку, электроэнергию и установку. Если в цитате их нет, спросите.
Заключение
Выбор портального фрезерного станка сводится к тому, чтобы конструкция, шпиндель и точность станка соответствовали вашей реальной работе -, а не самым блестящим техническим характеристикам. Станок с фиксированной-балкой мощностью 22 кВт, системой BT50, линейными весами и магазином инструментов на 32 -надежно выполнит 80 % работ по обработке крупных-деталей. Оставшиеся 20% - пяти-конструкций аэрокосмической отрасли, сверх-высоко-основы пресс-форм, 10-тонные титановые поковки - требуют машин, специально созданных для этой ниши, и вы заплатите соответственно.
