立形マシニングセンターの選び方
パワー、スピード、精度
すべての金属加工作業の目的は、公差内で金属をできるだけ早く除去することです。すべての工場にとっての課題は、VMCに必要な金属除去量、排出量、および許容範囲を定義することです。VMCのパワー、速度、精度に影響を与える相互に関連する要因はたくさんありますが、3つの基本には、スピンドル駆動システム、機械オペレーティングシステム(コンピューター数値制御)、および軸駆動システムが含まれます。スピンドル駆動システムは、切削工具に動力を供給して金属を除去します。制御または「機械オペレーティングシステム」はVMCの頭脳であり、機械の動きを調整します。軸駆動システムは「乗り心地」です。VMCの動きはどの程度滑らかで、それが許容できる表面仕上げ品質で一貫して正確な部品にどのように変換されますか?「乗り心地」または軸駆動システムの品質は、フレームの構造とX-Y-Zウェイシステムの機能です。これは機械のハードウェアであり、剛性、振動減衰能力、および側面推力に対する抵抗を決定します。これら3つの重要な領域(パワー、スピード、精度)のバランスを、ショップのニーズに照らして評価し、最高の買い物をするためには、このバランスです。材料
スピンドル回転数、低速トルク、高速馬力など、VMCの基本的な要件は、加工する材料によって確立されます。例えば、柔らかい材料は仕上げに高速性が要求され、硬い材料は低速トルクと側面のスラストの影響を軽減するための剛性が必要です。以下は、対応する機械の要件とそのニーズを満たす機能に一致する一般的に使用される材料のリストです。
生産台数
スループットが重要であることは誰もが認めるところです。しかし、プロトタイプや短期生産のスループットには、長時間の量産生産とは異なる機能が必要です。プロトタイプを加工する場合、プログラムの編集、作業範囲からの制御へのアクセス、テーブルの高さ、熱安定性のための冷却システムなど、セットアップをより迅速かつ簡単にするものが重要になります。VMCが長時間の量産用または専用の量産用である場合、自動ローディングと切りくず除去はリストの上位にランクインします。
品質
品質は、制御、エンコーダ、ウェイシステム、構造、および剛性の関数です。制御は正確である必要があり、定期的に校正する必要があります。エンコーダには、ロータリーエンコーダ、ガラススケール、レーザースケールなど、いくつかの異なるタイプがあります。これらは、高速で徐々に高い精度を提供します。もう一つの問題は、剛性、振動減衰、および重加工作業中の側面推力に耐える能力に影響を与えるウェイシステムです。
機械加工業務
3D輪郭を持つアルミニウム金型を加工するために必要なVMC機能(高いプログラム実行速度、スピンドル同心性、ランプアップ/ランプダウンなど)は、真鍮に穴を開けるために必要な機能と必ずしも同じではありません。2D部品を扱っている場合は、高い送り速度と工具交換速度が重要になります。あなたはあなたのニーズを一致させる必要があります 立型マシニングセンタ.スピンドルドライブシステム
一般的に、スピンドルはVMCの心臓部と考えられています。スピンドルは工具を保持し、金属切削操作を実行します。スピンドルは、一貫した振れ、剛性、転がりトルク、低発熱、および熱安定性を備えている必要があります。工作機械メーカーが柔軟性を追求する一方で、ほとんどのスピンドルは、一部の用途で他のスピンドルよりも優れています。たとえば、アルミニウムを高速で加工するスピンドルは、低速で高トルクの切削操作用に設計されたスピンドルと同じ金属加工能力を備えていない場合があります。スピンドルには、さまざまな速度、トルク、および馬力の定格があります。材料に関する前のセクションでは、ワークピースの材料が速度、トルク、馬力に関係していると述べました。シングルスピードVMCは速度、トルク、馬力の範囲を制限するため、多くのVMCは2速または3速のギア付きまたはベルトトランスミッションを使用して低速でのトルクを増加させます。しかし、トランスミッションは高速で摩擦を引き起こし、ギアトランスミッションはベルトトランスミッションよりも多くの摩擦を引き起こします。そのため、高速では、摩擦を補うためにスピンドルモーターの馬力が奪われます。ギヤードトランスミッションによって発生する摩擦は、熱安定性と振動を分離する構造技術のために冷却によって放散する必要がある熱と振動に変換されます。トランスミッションの代替手段は、2つの異なるモーター巻線を使用して2つの速度範囲を作成する電気トランスミッションです。
従来のローラーベアリング、ボールベアリング、ハイブリッドベアリング、セラミックベアリング、静水圧、空気、磁気、組み合わせなど、さまざまなスピンドルベアリングが利用可能です。各ベアリングシステムには、独自の長所と短所があります。ローラーベアリングは剛性と耐久性に優れていますが、熱を発生する可能性があり、性能が低下します。通常、ボールベアリングはローラーベアリングよりも発熱が少なく、はるかに速く動作しますが、それほど剛性はありません。セラミックボールとスチールレースを備えたハイブリッドベアリングは、質量が少なく剛性が高いため、従来のボールベアリングよりも速く走行できますが、脆いためクラッシュで故障する可能性が高くなります。
静水圧および流体力学軸受は、流体膜で回転部材を支えます。低速の用途では、静水圧軸受は非常に硬く、摩擦がない可能性があり、高速の用途では硬くないか、冷却が必要です。発熱はエアベアリングの問題ではありません。ただし、硬くはなく、不安定になる場合があります。磁気ベアリングは、エアベアリングよりも優れた制御特性を備えていますが、衝撃から保護する必要があります。
建設
ほとんどのVMCは、優れた全体強度と振動減衰特性、および低コストのために鋳物を使用しています。鋳物は、肉厚のばらつきが冷却や歪みの問題を引き起こす可能性があるため、肉厚を均一にする必要があります。薄い切片は、ストレスがかかるともろくなり、歪みを引き起こす可能性があります。一部のVMCは、通常は鋼でできている溶接物を利用しています。少量では、溶接物は鋳物よりも安価で、同じサイズと重量の鋳物と比較すると、剛性と強度が高くなります。一般に、溶接物は鋳物よりも剛性が高く、減衰特性が低くなります。そのため、低速では優れた性能を発揮しますが、高速では溶接部は振動やチャタリングの影響を受けやすくなり、表面の粗い仕上げを引き起こす可能性があります。
複合材料、アルミニウム、チタンなど、より軽量な新しい材料も工作機械の製造に使用されています。これらの材料は、新しい高性能マシンで大きな利点を提供できます。たとえば、質量が小さくなると、加速と減速が容易になります。複合材料の使用は、高い強度と剛性の重量比、および熱安定性のために増加しています。
ウェイシステム
工作機械のウェイシステムには、スピンドルとテーブルを支え、その動きをガイドする耐荷重部品が含まれています。ボックスウェイとリニアガイドは、ウェイシステムの2つの主要なタイプです。各システムには、プラスとマイナスの特性があります。残念ながら、1 種類のウェイ システムがすべてのアプリケーションに適しているわけではありません。したがって、工作機械の市場にいるときは、特定のアプリケーションに適した方法をシステムに合わせる必要があります。ボックスウェイシステムは、より長い寿命とより少ない振動のVMCを提供し、より正確な部品を生産できると信じています。ボックスウェイの振動減衰特性により、工具寿命が延び、より滑らかな表面仕上げが可能になります。お客様の用途で高い精度と、厳しい公差で難しい材料を加工する能力が必要な場合、ボックスウェイシステムを備えたVMCが最適なソリューションを提供する可能性が高くなります。
リニアガイド付きのVMCは、より高速な位置決めを提供します。ただし、振動を減衰させ、側面の推力に耐え、衝突による損傷に耐える能力は低下しています。VMCの初期コストが懸念される場合、加工する材料は難しくなく、重い荒削り/切削操作は不要で、公差/表面仕上げはそれほど重要ではありません。 リニアガイドマシニングセンタ 良い解決策になる可能性があります。