近十年来高速、高切削已成为工具机产业主流之一,全世界主要工具机厂商(例如DMG、MAZAK、OKUMA、DAEWOO等)皆纷纷推出以线性马达驱动的工具机,此种机台不但具有高速、高切削的特性,且由于无球螺杆等传统传动件先天限制(刚性、振动等),因此更容易达到高精度的加工要求。台中精机已发展卧式加工机多年,产品系列完整,有VC-H500、VC-H630、VC-H1000等机种,为了能与世界工具机发展同步,新世代的卧式加工机将朝向高速、高切削、高精度为目标,并采用目前最新的驱动技术-线性马达为架构。以下是台中精机新开发卧式线型马达工具机Vcenter-H630 Linear介绍。
三轴线性马达驱动 三轴均采用线性马达驱动, 最高移 动速度达80m/min,最大加速度可达1G。三轴线性马达均使用强制冷却系统,可有效防止热变形。利用线性马达具有高速、高加速特性,搭配高转速、高加速主轴,可大幅提升切削移除率,同时提升工件几何精度与工件表面轮廓精度。兼具低噪音及低污染。 三轴重迭Box-in-Box高刚性机械架构为了充分利用线性马达直接驱动在高速、高加速、高精度的性能优势,不沿用传统控数工具机的机型,而采用Box In Box的结构,使线性马达的性能得以发挥。进给系统的结构采用对称性设计,以求推力平稳且具备良好刚性与阻尼性,并大幅降低热变形及受力变形。移动件轻量化与高刚性化,经由FEM分析技术达到最佳结构设计。三轴动件重量不随工件重量而变化,机台三轴加减速固定。中空箱型结构件具良好之力流传导结构,大大提升其结构刚性。三轴 重迭架构有效改善切屑防护问题,且利于生产线联机加工。
20000rpm内藏式主轴马达,提供重切削所需的高扭力 18.5/22/30kW高速内藏式主轴,搭配HSK-A63刀把,适合各种高速、高精度加工需求。内藏式主轴马达拥有较低的惯性,可改善整体的作业效率。高低速线圈电气换档,可免除机械换档震动现象,改善加工表面纹路。可在低转速时提供高扭力的输出。 Y轴平衡配重与断电煞车装置 以低摩擦气压平衡缸及最佳化设计之气压管路,与大容量储气筒等元件,以提高机器在运动过程中系统之动态响应与定位精度。常闭式煞车设计,缩短断电煞车所需时间,提高机器之安全性。 具高刚性、高阻尼的线轨 滚柱线轨可吸收机器在重切削时产生重大切削力,且仍然保有精确的定位精度,比一般滚珠型线性滑轨拥有更优越的刚性、阻尼性;更好的动态刚性确保刀具使用寿命及改善加工表面纹路。三轴自润式线轨,不会造成环境污染。 全电式刀库与滚子凸轮ATCVcenter-H630 Linear 采用伺服刀库,附加凸轮传动刀库移刀机构,快速且稳定的完成刀库移刀。快速换刀滚子凸轮ATC,附加扣刀、锁刀同步完成ATC手臂,有效防止换刀掉刀。
快速工作台交换机构 为缩短非加工时间采回转式工作台交换机构,两个工 作台交换完成,时间仅需11秒,可结合FMS、FMC提升无人化工作时间,大幅降低人工成本。 B轴的连续定位 0.001度B轴可作四轴同时加工,采用高功率伺服马达,复杂外型的另件一样轻松加工。回转台定位时间降至0.2秒/度,更配备高解析光学尺,以大幅提高定位精度及确保长期精度稳定。 将温升的影响减至最低 对称性的结构设计可控制温升,并将对机器精度的影响降至最低,配合水冷式冷却机,以吸收马达及机台运作时产生的热量。优越的切屑排除率将加工时产生之铁屑热量有效地从加工范围内清除,加上主轴冷却循环系统,防止主轴热变位的产生,更可确保优良加工精度。 电气操作系统 可旋转式的人性化操作面板包括分离式 MPG手动操作系统,整合高阶语言的 PLC操作简单,方便工件和刀具设定作业。控制箱有专用的冷气式热交换系统,以保持温度确保稳定及操作安全。 清洁用切削水枪 当水枪脱离置放处时,切削水泵浦立即自行启动,只要按压水枪即可清洗工件,使用完后将水枪归放回置放处,即可关闭切削水泵浦,不须按压任何开关操作相当方便。 全密钣金式外罩钣金,搭配符合CE标准的模式 机台的设计已遵照最严格的安全标准,以全密式钣金防止操作人员在加工中误入作业范围,同时防止使用高压力切削水时切削液喷出机台外。除了警告名牌外,附加了全门连锁及刀仓护罩连锁装置,以防止操作或维修时发生意外,达到CE标准之要求。 附加自动工件量测装置 达到减少工件安装时的调校时间及降低成品的人工量测时间,在机台上的各种功能装置可以提供较佳的投资效益,本机可追加自动工件量测系统,包含Renishaw的MP10及MP12工件量测。台中精机提供的量测系统,工件的位置能准确的量出而且偏位量可以自动补正,使得加工能够一次就做到正确的尺寸。在批量生产时,制程中的检验可在机器上执行,若要提供最佳的准确度,粗加工后可立即进行量测补正,精加工的尺寸即可控制在严格的公差范围内。 附加刀长量测 为协助操作者降低刀具的设定时间,台中精机提供Renishaw NC4刀长量测系统,可自动侦测刀具的直径及长度并自动设定,大量降低机台停滞时间,本系统特别适合需不断换刀或更新刀具的大量加工。 结语 高速切削加工在国际上发展,在近年来主要之诉求为高转速主轴、高加速主轴、高进给速度及高加速度,藉由速度的提升而达到提升工件表面轮廓精度及几何精度的目的,高速切削的另一个目的在于提升切削加工效率,由搭配高功率之高速主轴以及高速、高加速进给技术,大幅提升切屑移除率﹔近年来,随著高推力线型马达的发展及其应用于工具机领域之相关技术日趋成熟,使得工具机近几年在进给速度上有显著的提升。 Vcenter-H630 Linear 虽然是一部非常新款的机种,但结合了台中精机卧式机种多年的专业制造技术,除了机台的精准度、稳定度与可靠度外,对于机台的操控性、安全性、售服维修便利性、机台的扩充性、乃至于周边设备的兼容性等丰富经验都一并运用到Vcenter-H630 Linear上,而创造出这台高精度、高效率、高附加价值的卧式高速加工机。