На главную

Опыт применения многоцелевых станков с линейными двигателями на фирме Daimler Chrysler

В. А. Потапов

 При крупносерийном производстве автомобильных деталей особенно большое значение имеют предельно короткое время их обработки, высокая надежность и безопасность производственного оборудования. До последнего времени многоцелевые станки, оснащенные линейными двигателями, считались наиболее подходящими при изготовлении небольшого количества деталей в авиакосмической промышленности или в единичном производстве пресс – форм и штампов. Однако оказалось, что линейные двигатели имеют многочисленные преимущества и при крупносерийном изготовлении автомобильных деталей, в частности за счет возможности получения у них высоких ускорений и скоростей подач. В случае комбинации с высокопроизводительными УЧПУ (например, фирмы GE Fanuc) применение многоцелевых станков с линейными двигателями становится оптимальным. Однако и шариковинтовые передачи, как показано в табл. 1, обладают такими преимуществами, которых пока не хватает линейным двигателям при всех их положительных качествах.

Таблица 1

Линейные двигатели

Шариковинтовые передачи

Преимущества

Недостатки

Преимущества

Недостатки

Высокие динамические качества при перемещениях по осям координат независимо от длины перемещения

Минимальный шум

Не требуется масло

Проблематична обработка сталей

Высокие расходы на изготовление и эксплуатацию (конструкция, сами двигатели, охлаждение, потребление энергии)

Возможны высокие усилия подачи

Пригодны для обработки всех материалов

Недороги в изготовлении и эксплуатации

Достаточно высокое качество торможения при повреждениях в электрической сети

Ограничены динамические возможности по осям координат

Укорочен срок службы

При столкновениях существует опасность повреждения

        В ряде станков, оснащенных шариковинтовыми передачами (мод. CWK 630D фирмы Starrag – Heckert, мод. FF – 660 фирмы Yamazaki Mazak и других) скорости перемещений по осям координат достигают 90 м/мин, а ускорения - 10 м/с2, что вполне сопоставимо с параметрами, получаемыми при использовании линейных двигателей. Однако для шариковинтовых передач это, повидимому, уже предел, хотя с практической точки зрения такие скорости перемещений и ускорения еще долго будут востребованы даже в высокоскоростных станках, не говоря уже об обычных. И все-таки описанный ниже опыт эксплуатации станков с линейными двигателями незаменим, поскольку оптимальное сочетание (цена/качество) этих двигателей с шариковинтовыми передачами и станет скорее всего реальным выходом из сложной ситуации выбора (линейные двигатели или шариковинтовые передачи), в которых могут в ближайшее время оказаться станкостроители. Известно, что в настоящее время горизонтальные многоцелевые станки с линейными двигателями работают на двух автомобильных заводах: BMW (15 станков мод. Urane 25 фирмы Renault Automation с февраля 1998 г.) и DaimlerChrysler (6 станков мод. НVM 600A фирмы Ingersoll Milling Machine). Хотя такие станки, как видно из табл.2, производят и продают многие другие фирмы.

Таблица 2

Фирмы

Ex-Cell-O

Grob-Werke

Thyssen Production Systems (HÜller Hille)

Renault Automation

Ingersoll Europe

Модель станка

XHC 240 XHC 241

BZ 6OO L

Specht 500L

Renault Automation

Ingersoll Europe

Скорости перемещений по осям координат X,Y,Z, м/c

120/120/120

90/105/100

100/100/120

80/80/80

80/80/80

Ускорения по осям координат X,Y,Z, м/с2

14/14/14

8/12/20

14/14/20

10/10/15

10/10/14,7

Перемещения по осям координат X,Y,Z, м/мин

630/630/710

800/630/550

630/630/500

800/700/400

630/630/600 (HVM 600A) 1100/850/725 (HVM 800)

Фирмы-изготовители линейных двигателей

Indramat

Krauss Maffei (Siemens)

Krauss Maffei

Krauss Maffei

GE Fanuc Indramat

Устройств ЧПУ

Indramat

Siemens

Siemens

Siemens

GE Fanuc Indramat

Кол-во проданных станков, шт.

100

-

20

120

74(43 HMV600A и 31 HMV 800)

Кол-во работающих станков, шт.

100

1 (на своем заводе)

6

20

62 (32 HVM 600A и 30 HVM 800)

        6 станков мод. HVM 600А фирмы Ingersoll Milling Machine, оснащенных линейными двигателями, было установлено в середине 1998 г. на фирме Daimler Chrysler для обработки головок блоков цилиндров. Это стало результатом многочисленных комплексных исследований, проведенных специалистами фирмы с целью выяснить, насколько ожидаемые преимущества линейных двигателей в высокоскоростных многоцелевых станках соответствуют действительности, и что на практике принесет использование таких станков.

        Рабочая зона этих станков составляет 630 х 630 х 600 мм, а мощность привода шпинделя на гидростатических опорах равна 37.5 кВт при обеспечиваемой частоте вращения до 20000 мин-1, причем эта частота достигается от 0 за 1,5 с. Заготовки, а это 4 головки блока цилиндров одновременно устанавливают на спутниках размерами 630 х 630 мм на поворотном столе грузоподъемностью 1400 кг. Станки работают в три смены, за которые на них изготавливают 340 четырехклапанных головок блока цилиндров. Для достижения такой производительности при прочих равных условиях потребовалось бы 11 обычных многоцелевых станков и, следовательно, больше обслуживающего персонала, установочной площади под станки, а также зажимной, инструментальной и мерительной оснастки. Не следует забывать и о повышении инвестиционных и эксплуатационных расходов. Если в среднем многоцелевой станок с линейным двигателем на 20 % дороже обычного таких же параметров, то условно можно считать, что фирма Daimler Chrysler купила 7,2 станка.

        Линейные двигатели обеспечивают ускорения по оси Z = 14,7 м2 , а по осям Х и Y- 10м/с2. Скорости быстрых перемещений по всем осям достигают 80 м/мин. Несмотря на такие высокие скорости, точность позиционирования во всем рабочем диапазоне достаточна высока и составляет 5 мкм. Это обеспечивается стеклянными линейками, также предусмотренными по всем осям координат. Важнейшим преимуществом этой полностью закрытой измерительной системы является надежная защита от загрязнений и сбоев, например вследствие попадания СОЖ и малкой пыли. Удаление стружки, которая при такой высокой производительности образуется в большом количестве, производится путем обильной подачи СОЖ, поступающей через шпиндель под давлением 30 – 50 бар. Горизонтальное расположение шпинделя облегчает удаление СОЖ вместе со стружкой. Специально разработанные защитные кожухи, установленные на переднюю часть линейных двигателей, защищают их от попадания СОЖ и стружки, что исключает возможность повреждений в этой области. Рабочая зона станка полностью закрыта со всех сторон и таким образом тоже защищена от проникновения СОЖ и пыли.

        Все четыре головки блоков цилиндров полностью обрабатываются за один установок без смены инструмента, снабженного алмазным покрытием. Его заменяют только после установки на станок следующей партии головок, проверяя при этом состояние лазерным лучом. Торцевые поверхности и посадочные поверхности под винты, а также резьбы фрезеруют, сверлят 130 (у всех четырех головок) отверстий под резьбу и нарезают в них эту резьбу, например М6, с частотой вращения фрезы 20000 мин-1, подачей 700 мм/мин на глубину 14,1 мм. Посадочные поверхности диаметром 24 мм под винты обрабатывают торцевой фрезой с такой же частотой вращения фрезы (что соответствуют скорости обработки 150 м/мин) и подачей 5200 мм/мин, причем на каждой головке выполняют по 40 таких поверхностей.

        Оптимизировав ряд технических параметров, особенно чисто механических у этих станков, на фирме Daimler Chrysler добились их успешного функционирования с середины 1998г. в три смены пять дней в неделю и обработки у определенного типоразмера двигателя всех необходимых для него головок блока цилиндров. За рабочий день это составляет 340 головок блоков цилиндров для автомобиля Mercedes A = класса при коэффициенте использования станков 95%.

 [На главную (homepage)]   [Статьи (Articles)]    [Выставки (Exhibitions)]   [Архив]
  [Ваши коллеги (Your colleagues)]   [Услуги (Services)]    [ Нам пишут и о нас пишут...(Letters to us and about us)] 
[Обозрение изданий (систематический каталог- Review of editions (systematic catalogue)] [
О создателях]        
[ Тематический каталог (Thematic catalogue)
]
  [Поиск по сайту (search)] [Информация о сайте (about web-site)]

Обновлено 15. 11. 08

Замечания по сайту Вы можете отправить веб-менеджеру Потаповой Г.С.  stankoinform@mail.ru