解决方案
Effective CNC团队设计并打造了一款“一体化”机床,可交替进行增材和减材加工操作。他们表示,这款机床适用于众多大规模、精密的增材制造金属加工应用领域,有助于革新经济效益。
Effective CNC董事Gary Pearson先生介绍了这款新型机床的特别之处:“我们针对机床的三个组件分别创建了一个固定的稳定位置,即主轴,熔丝沉积增材制造喷头,以及这台机床上的车削刀塔。我们可以五轴移动工件,并在各个工位对工件进行多次增材和减材制造,而无需移动实际的工装。
我们采用了熔丝沉积增材制造系统,它实际上是一个非常智能的MIG焊机,我们将其安装在机床上的固定位置。这样,我们能够在空白加工托盘上先通过增材制造添加余量材料,然后再加工,而无需将工件从机床上取下。”
因为在机床的五个轴向上均可添加材料进行增材制造,所以我们能够制造形状非常复杂的工件,然后将其送回到机床上按照非常精确的公差要求进行精加工,而无需将工件从机床上取下。”
这台机床的另一个创新特性是,除了增材制造之外,它还结合了铣削、车削和磨削三种切削工艺,因此可在同一台机床上实现工件的增材制造和精加工。
机床的基础设计包括工件夹具,用于铣削和磨削工件的主轴,以及旋转刀塔。耳轴式转台可支撑加工托盘,并提供机床的第四轴和第五轴。
为了增强机床安全性,该公司选择了通过功能安全 (FS) 标准认证的控制器和光栅等组件。
Effective CNC为机床X轴、Y轴和Z轴选用FORTiS-S™ FS(功能安全型)封闭式光栅,其中包括一个栅尺长度超过3米的特制加长FORTiS光栅(X轴)。对于耳轴式转台(A轴),选择了配用RESA圆环光栅的雷尼绍RESOLUTE™ FS(功能安全型)绝对式光栅提供旋转位置反馈。
FORTiS光栅系列是新一代封闭式绝对式直线光栅,适用于机床等恶劣环境。FORTiS封闭式光栅具有安装和设定方便快捷的优点,与传统光栅系统相比,安装用时大大缩短,即使在空间受限的应用场合也不例外。
FORTiS-S FS(功能安全型)封闭式直线光栅系统
Pearson先生介绍了他们如何将雷尼绍产品集成到每个制程中:“我们购买了两套FORTiS系统,它们都是即插即用型产品,并且安装和设定方便快捷。雷尼绍还为我们提供了用于测量工件的RMP60测头,测量性能优异。他们还为我们开发了一套复合系统,结合了用于测量铣削刀具的NC4+ Blue激光对刀仪和用于测量车削刀具的RP3对刀仪。”
Pearson先生继续说道:“雷尼绍的技术支持团队来到我们的车间现场,首先了解了我们在机床上的加工操作,我们需要在什么位置安装对刀系统,以及我们想要实现什么加工目标;然后他们根据这些信息为我们绘制了多个CAD模型。我们能够将雷尼绍的CAD模型放入我们的机床CAD模型中,进一步研究如何将它们集成在一起。雷尼绍为我们提供了全方位支持。”
Effective CNC的创新并未局限于传统的机床结构和工装形式的设计,他们还开发了一种新型换刀机器人。Pearson先生说:“最后我们决定,与其制造换刀结构复杂的直角坐标机器人,不如选用现成的协作机器人解决方案。”
他们采用的协作机器人来自Universal Robots公司,这款机器人的关节中配备了雷尼绍关联公司RLS提供的AksIM™系列磁旋转编码器。
当与托盘交换装置配合使用时,协作机器人支持机床不间断运行,无需操作人员干预。
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