發布日期：2022-04-26 點擊率：77
現在，航空業、醫療行業和工具制造業均面臨的形勢是：單批次產品的數量不斷下降、生產周期不斷縮短、成本壓力大以及要求盡可能直接更換加工用的工具。這樣便越來越多的產生了磨削加工機器的設計方案。長期以來，一種磨削加工機器產品通常會持續使用七、八年保持不變。而當發動機或醫療行業矯形外科領域的整個系列的部件要實現無人化生產或整個工件要實現無人化加工作業時，由于所使用的變形刀具數量大，這樣，在使用中即使是最先進的磨床也會出現受限的情況。
圖1 結構緊湊的Y軸是為了使用而專門設計的。抓取砂輪的滑軌借助于Y軸可直接運行至工具盒架前
模塊化工具盒可提供大量變形工具
Haas磨床公司認識到了這個市場需求，從而研發出了一種精準排除該瓶頸的可模塊化使用的工具盒。該公司總經理Thomas Bader對該設計方案充滿自信，他說：“該方案的首批使用者對此表示非常歡迎。自引用了該方案的系統后，客戶每年裝備磨床的時間從原來幾周縮短到短短幾天。”客戶用模塊化工具盒戰勝了一個特殊的挑戰：也就是該模塊化工(刀)盒所占的基本面積要盡可能的小(2000mm×2400mm)，與此同時還必要為直徑為20mm~300mm的數量很大的砂輪以及與砂輪組合安裝的與砂輪外形尺寸相匹配的冷卻劑保護裝置留有足夠的空間。
圖2 結構緊湊的線性軸系統直接與磨床的中央潤滑系統相連接。為了防止在高動態的加工作業時出現振動，該軸系統Z軸頂部由兩個Schunk-Beta帶齒三角皮帶軸進行傳動，該軸系統Z軸尾部由一個Schunk-Beta帶齒三角皮帶軸進行傳動
這種技術訣竅是借助于一種結構獨特的、已完成安裝準備的軸系統將砂輪和冷卻劑保護裝置靈活結合在一起，并做好進行磨削作業的準備。在進行磨削作業時，由該線性軸系統來抓取操控磨削系統和Schunk公司提供的工件張緊裝置。布置在工具盒內的由砂輪和冷卻劑保護裝置組成的這種結構獨特的組合裝置的更換與作業同步進行，可在最短的時間內完成砂輪和冷卻劑保護裝置的更換，完成一次砂輪和冷卻劑保護裝置的更換時間僅為28s。而磨床原本僅用于更換砂輪的時間便為10s。
除此之外，目前由該線性軸系統操控的銑刀在醫療行業的應用越來越廣。這種線性軸系統操控的銑刀適合用于外形或直徑小、無法使用砂輪進行加工作業的醫療器械工件的加工作業。為了防護機油油霧，用于隔開機油油霧的模塊化工具盒的安全門也就成了與機床的接口，由一個交換工作臺來取代機床原來的刀具更換裝置。Schunk公司是根據用戶的特殊使用要求來進行線性軸系統設計的。除此之外，Schunk公司還提供完成安裝準備的能源鏈以及與中央潤滑系統的連接，這樣便大大方便了用戶進行各種不同外形工件的加工作業。
抓手還帶有設計獨特的花盤夾爪附件
由兩個多齒操縱的Schunk-PGN-plus萬能抓手對砂輪和冷卻劑保護裝置進行多變量的操控。為此，抓手帶有設計獨特的花盤夾爪附件，這樣便能夠使其與復雜的外形尺寸相互匹配，以便可靠抓取各種變形保護裝置以及HSK-80和HSK-50夾緊裝置。一個保持抓取力的裝置可在能源突然下降的情況下仍保持能夠可靠夾緊工具。由光學傳感器監控工具是否在位。在操控工具前，由專用噴嘴對當時的接口可能存在著不潔進行清理。借助于一個Schunk-SRU-plus回轉單元,既可將布置在下邊的抓手中的一個抓手與砂輪和冷卻劑保護裝置組合在一起，又可用于單個具體砂輪和銑刀的取出和存放。
圖3 由兩個功能強的Schunk-PGN-plus萬能抓手對工件進行操控。為了抓取砂輪，一個下方的抓手借助于Schunk–SRU-plus回轉單元進行轉動
該線性軸系統對緊湊性和加工過程安全性逐步進行微調。在此，Schunk公司的產品目錄中三個Beta-120型齒傳送帶則能夠發揮使線性軸系統在X方向進行線性運動的功能。該線性軸系統的頂端上的兩根軸由一臺伺服電機同步驅動，頂端上的第三根軸實現電動同步驅動，且同樣裝備有一臺伺服電機。其次，為確保整個系統的高剛性，還避免最大為5m/s2的加速度和最大為60m/min的高動態性運動，這樣高動態性運動會將軸系統置于擺動中。以這種方式便能實現軸的運動，從而避免了更換工具時的等待時間，此外還可將整個系統的磨損降至最低。
線性模塊集結構緊湊和升程于一身
在Z方向，使用了一根效率高的Schunk-Delta-240C主軸，該主軸帶有一個桿鎖，并裝有一根加長軸和一個旋轉編碼器，持久對位置進行監控，并在軸系統出現斷裂或碰撞時立即使其緊急-停止運行。在Y方向，Schunk公司提供的線性軸系統可使軸直至最后一毫米都能充分發揮技術作用：該公司自行研發的線性模塊將結構緊湊和升程達490mm的特大行程的優點集于一身。如果不需要為主軸留有空間，滑軌完全可以滑至模塊的末端。只有這樣，才能夠使抓手既能左邊到達工具盒架，右邊也完全能夠到達砂輪和銑刀架。在此，Schunk公司研發團隊所遇到的一個特殊挑戰是，該線性模塊必須做到結構如此的緊湊，這樣才能確保所給定的空間足夠使用，而另一方面，該所給定的空間又能夠滿足抓手升降行程的要求，以確保能夠滿足抓手自如的操控左邊的工具盒架和右邊的砂輪和銑刀架的要求。
圖4 砂輪自動化的與匹配的冷卻劑保護裝置結合在一起
既關注加工作業過程的安全性，又關注加工作業的經濟性
Schunk公司除了負責設計和組裝線性軸系統，而且也負責驅動系統的設計和加工作業周期的計算。在此，首先是要確保加工作業過程的安全性，與此同時還要滿足對加工作業經濟性的高要求。
這里，一方面是Schunk公司的標準項目囊括了所有可設想到的主軸驅動的變形系統，同時也囊括了結構尺寸大小逐次細微變化的高動態線性直接驅動系統。除此之外，Schunk公司的線性技術專家還從很多項目中積累了廣泛的自動化加裝銑、車、和磨床工具的經驗。當然，為了達到該項技術訣竅的要求，理想的前提是必須牢牢掌握如何才能夠做到使Haas磨床工具盒的結構異常緊湊。
圖5 Haas磨床有限公司經理Thomas Bader這樣說：“今天，客戶將原件放入機床，便希望該原件能夠得到全面加工，加工后的工件可直接進行包裝出廠。而且，客戶對各種不同系列工件的要求均是如此。”
自1989年以來，Haas集團一直在進行自動化研磨加工技術開發研究。在此，除了研磨加工過程的可靠性外，該公司首要關注的是縮短設備的加工準備時間和無人化生產。Haas集團早就提供了該公司研制的磨床集成化砂輪更換裝置。在這項研發中，該集團公司還實現了砂輪的自動化校準以及借助于機器人或自動化平臺系統(Portal system)進行工具自動化加裝。
將多臺磨床相互聯結起來，并按順序使之自動化運行。與研磨過程的程序化一樣，控制系統的程序化始終是由Haas集團通過該公司自己的Horizon軟件直接實現的。
