Przemysł obrabiarkowy

W przypadku centrów obróbczych przeznaczonych dla branży lotniczej i kosmicznej prędkość usuwania wiórów stanowi kluczowy parametr, ponieważ wiele głównych, bardzo dużych komponentów, takich jak żebra skrzydeł i inne części strukturalne, jest wytaczanych z litego materiału. Na przykład części ważące ponad 100 kg mogą być wykonane z bloków aluminium ważących 4 tony i więcej, co oznacza, że usunięte musi zostać 97,5% materiału.
 

Klienci oczekują maksymalnej prędkości obróbki

Firma Modig Machine Tool AB z siedzibą w Viserum (Szwecja) zajmuje dobrze ugruntowaną pozycję w wymagającym sektorze szybkobieżnej obróbki materiałów, takich jak aluminium, tytan, stal i kompozyty. Spółka, która została założona w 1947 r. przez dziadka obecnego właściciela i CEO firmy Davida Modiga, opracowuje i produkuje bardzo wydajne maszyny CNC używane przez producentów z branży lotniczej na całym świecie, włączając w to m.in. firmy Airbus, Boeing, SAAB, Sikorsky oraz Volvo Aero. Podczas gdy wszystkie maszyny Modig cieszą się dużym uznaniem ze względu na wysoką szybkość i precyzję pracy, obrabiarka bramowa RigiMill wyznacza nowe standardy w tym zakresie.

“Jednym z naszych celów było opracowanie pierwszej maszyny typu 2w1 w tej klasie wydajności; innymi słowy, frezarki do szybkobieżnej obróbki zgrubnej i wykańczającej”, wyjaśnia David Modig. “Drugim z naszych celów było sprawienie, aby centrum RigiMill stało się najszybszą frezarką na świecie”.

Precyzja obróbki wymaga zapewnienia sztywności osi

“Te oczekiwania nie stanowiły celu samego w sobie i nie chodziło o zdobycie medalu olimpijskiego” - mówi David Modig.  “Przemysł lotniczy rozwija się dynamicznie, a producenci stale rozszerzają swoje możliwości, w związku z tym chcieliśmy dostarczyć naszym klientom systemy obrabiarek bramowych o jeszcze krótszych cyklach obróbki.” Obróbka komponentów strukturalnych samolotu wymaga również precyzji na najwyższym poziomie, dlatego sztywność osi maszyny jest tak samo ważna, a być może nawet ważniejsza, jak szybkość. Wrzeciono RigiMill wykorzystuje podwójne napędy w osiach Y i Z przy dokładności pozycjonowania rzędu 0,5 μm w każdym przypadku. Dwa silniki elektryczne pracują w trybie główny/podrzędny (master/slave).
 

“Pracujemy tylko z najlepszymi dostawcami”

Wybór napędów liniowych dla osi nie opierał się tylko na specyfikacjach technicznych jednostek napędowych. Jak wyjaśnia David Modig: “Pracujemy tylko z najlepszymi dostawcami. W tym przypadku szukaliśmy uznanego producenta, który posiada jednostki napędowe o najwyższej precyzji, a także pasję niezbędną do wspierania i promowania innowacyjnych rozwiązań”.

Mając na uwadze powyższe kryteria, dokonano wyboru rozwiązań oferowanych przez NSK. Nie stanowi to zaskoczenia, ponieważ wszystkie poprzednie modele centrów obróbkowych Modig również były wyposażone w komponenty napędowe  NSK. We współpracy ze szwedzautoryzowanym dystrybutorem Acumo, specjaliści z NSK w Ratingen skonfigurowali jednostki napędowe, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak moment obrotowy, prędkość, przyspieszenie osi i temperatury generowane w napędach wrzeciona podczas obróbki szybkobieżnej.

Śruby kulowe do obróbki szybkobieżnej

W takich warunkach śruby kulowe serii HMD z chłodzonymi nakrętkami okazały się optymalnym rozwiązaniem. Seria HMD została zaprojektowana wyłącznie do zastosowań związanych z szybką obróbką skrawaniem, zapewniając prędkość przesuwu do 120 m/min. Dzięki nowo opracowanemu systemowi recyrkulacji możliwe było zwiększenie współczynnika prędkości d x n do wartości 160000.
 

Chłodzenie nakrętek zwiększa precyzję

Chłodzenie napędu liniowego poprzez nakrętkę (czyli dokładnie w miejscu generowania ciepła) chroni przed wzrostem temperatury, który mógłby potencjalnie pogorszyć precyzję obróbki.

Aby opracować tego typu napęd liniowy ze zoptymalizowanym chłodzeniem, NSK musiała przezwyciężyć liczne wyzwania technologiczne. Na przykład, specjaliści firmy musieli rozwiązać problem powodowany przez chłodzenie, który sprawiał, że materiał korpusu nakrętki kurczył się i wpływał na napięcie wstępne śruby kulowej. Po licznych testach inżynierowie ds. rozwoju w NSK opracowali system chłodzenia, w przypadku którego poziom napięcia wstępnego śruby nie był zakłócany w żadnym momencie pracy.

Śruby kulowe, łożyska i prowadnice wałeczkowe z jednego źródła

Śruby kulowe z chłodzonymi nakrętkami z serii HMD są wykorzystywane w osiach Y i Z centrum RigiMill. Oś Y zapewnia odległość przesuwu 1560 mm, natomiast oś Z 900 mm.

Śruby kulowe HMD są wyposażone w łożyska kulkowe skośne z serii BSBD, specjalnie opracowane do tego typu zastosowań.  Dwurzędowa konfiguracja tych łożysk o kącie działania 60° umożliwia wytrzymywanie wysokich obciążeń osiowych w obu kierunkach.  Łożyska oferują jednocześnie sztywność i dokładność wymagane w nowoczesnych maszynach precyzyjnych.

Rozwiązanie systemowe NSK uzupełniają prowadnice wałeczkowe RA zastosowane we wszystkich głównych osiach centrum RigiMill. One także charakteryzują się ekstremalną sztywnością, przy maksymalnej obciążalności i tworzą warunki do płynnego działania osi wrzeciona przy zachowaniu niskiego poziomu drgań, pomimo wysokich prędkości i sił generowanych przez obróbkę. Idealny styk liniowy wałeczków zapewnia niską siłę przemieszczania, ponieważ czysty ruch toczny nie zwiększa tarcia napędu.

Imponujące rozwiązanie

“Komponenty NSK i cały system napędowy spełniają bardzo surowe wymagania, które stawiamy naszym dostawcom”, potwierdza David Modig. “Gwarantują one, że centrum RigiMill nie tylko pracuje z najwyższą precyzją, ale także osiąga wyjątkowo wysokie prędkości, co z kolei skraca czasy obróbki i obniża koszty przypadające na obrabiane części”.

Z punktu widzenia klientów centrum RigiMill stanowi ekonomiczne rozwiązanie, głównie dlatego, że może wyprodukować więcej strukturalnych komponentów lotniczych w określonym czasie. Przykładem może być użebrowania skrzydła, w przypadku którego czas obróbki został zredukowany z 384 do zaledwie 74 minut. Dodatkowo, podczas procesów wykańczania maszyna jest w stanie zapewnić wysoką jakość powierzchni o klasie chropowatości do 0,8 Ra. Reakcje wszystkich klientów firmy z branży lotniczej są zawsze pozytywne.

David Modig stwierdza: “Nigdy nie mieliśmy tak dobrej reakcji zwrotnej w przypadku wprowadzenia nowej serii produktów.  Niemal natychmiast centrum RigiMill znalazło swoje miejsce w planach inwestycyjnych głównych producentów lotniczych i ich dostawców”.

Z pewnością przyczynił się do tego rekord świata ustanowiony podczas pokazu dla klientów w październiku 2017 r. W ciągu zaledwie minuty centrum obróbkowe RigiMill usunęło 16,4 litra litegomateriału. Wrzeciono napędzane silnikiem o mocy 180 kW pracowało z prędkością 30000 obr./min. Po ustanowieniu tego imponującego rekordu szybko pojawiły się pierwsze zamówienia, co wymogło na firmie Modig zwiększenie mocy produkcyjnych w zgodzie z zapotrzebowaniem największych producentów lotniczych. Nowy budynek produkcyjny jest już w budowie.

Jako dostawca systemów, NSK oferuje prowadnice liniowe, śruby kulowe i łożyska superprecyzyjne. Na etapie projektowania nasi doświadczeni inżynierowie ds. zastosowań pomogą wybrać komponenty, które zwiększą efektywność energetyczną, dokładność i szybkość Waszych obrabiarek, przez co zwiększą ich wydajność.

Wysokie prędkości skrawania, praca wielozmianowa lub częste zatrzymywanie i uruchamianie, wysoki poziom zanieczyszczeń ściernych, stosowanie chłodziw i smarów oraz szeroka gama materiałów – nawet w takich warunkach precyzyjne wyroby NSK wyróżniają się niezrównaną dokładnością obróbki wykańczającej. Pozwalają na ultra wysokie prędkości, pracują niezwykle niezawodnie i precyzyjnie, a ponadto są ciche, co oznacza, że spełniają wszystkie wymagania w zakresie optymalnej jakości obróbki i kosztowo efektywnych rozwiązań.

Nowe materiały i elementy opatentowane przez NSK, dzięki wyjątkowej odporności na zużycie, dodatkowo poprawią właściwości użytkowe obrabiarek.

Nowoczesne szlifierki, takie jak szlifierki do wałków, płaszczyzn, narzędzi i współrzędnościowe są wykorzystywane do obróbki szerokiej gamy detali. Muszą dotrzymywać bardzo dokładnych tolerancji wymiarowych i parametrów chropowatości powierzchni. Z biegiem czasu stosowane smary i chłodziwa ulegają zanieczyszczeniu. Powoduje to silne zużycie ścierne elementów maszyny.

Kompaktowe, wytrzymałe śruby kulowe z serii BSS wraz z innowacyjnym rozwiązaniem uszczelnienia X1 NSK zapewniają ruch o niskim współczynniku tarcia, a uszczelnione łożyska kulkowe skośne dla wysokich prędkości gwarantują, że szlifierki działają niezawodnie.
W rezultacie okresy między przeglądami można znacznie wydłużyć, zmniejszając koszty konserwacji.

Aby osiągnąć najwyższą możliwą przepustowość materiału bez przestojów, w tokarkach potrzebne są niezawodne, wysoce precyzyjne elementy mechanizmów ruchu.

Wysoka sztywność i nośność prowadnic liniowych i łożysk precyzyjnych NSK wytycza drogę ku długiej żywotności, skutkującej zwiększoną produktywnością tokarek.

Drążarki elektroerozyjne do wysoce precyzyjnych zastosowań wymagają bardzo dokładnych elementów mechanicznych. Śruby kulowe NSK i łożyska podporowe, a także prowadnice liniowe pomagają zapewnić bezpieczeństwo procesu erozji iskrowej i nadają się idealnie do wysokich prędkości posuwu. Dzięki kompaktowej konstrukcji są idealne, kiedy potrzebna jest precyzja w ciasnych przestrzeniach.

Zapotrzebowanie na coraz efektywniejsze przekształcanie energii skutkuje pojawianiem się koncepcji napędów elektromechanicznych w różnych gałęziach przemysłu. Technologia kształtowania metalu – tj. tłoczenia, wyoblania i gięcia – ma duży wpływ na sposób projektowania elementów mechanicznych.
Prowadnice liniowe, śruby kulowe i łożyska zastępują rozwiązania napędów hydraulicznych, ponieważ pozwalają spożytkować rezerwy mocy i pomagają znacznie zredukować wymiary osi napędowych. Chłodzone śruby kulowe NSK zwiększają również ilość odprowadzanego ciepła.

Typowymi maszynami wykorzystującymi nasze produkty są obrabiarki laserowe, giętarki, prasy krawędziowe, prasy lub wykrawarki.

Wrzeciono jest sercem każdej maszyny, a łożysko jest sercem wrzeciona. Dlatego producent wrzecion musi mieć pewność co do jakości i właściwości użytkowych łożysk.

W napędach narzędzi często wymagane jest stosowanie uszczelnionych łożysk kulkowych skośnych. Łożyska kulkowe skośne NSK są wyposażone w dożywotni zapas smaru zapewniający, że nie będzie wymagana żadna konserwacja – co jest kluczowe w tym kontekście.

Łożyska muszą wytrzymywać zarówno obciążenia, jak i wysokie temperatury, pracę wielozmianową lub częste uruchamianie i zatrzymywanie. Łożyska kulkowe skośne NSK są idealnym rozwiązaniem dla głowic narzędziowych obrabiarek rewolwerowych.

Kompleksowe rozwiązanie jakościowe:

Standardowe łożyska do wrzecion, łożyska kulkowe skośne NSKHPS, łożyska stożkowe i łożyska walcowe.