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在质量上绝不妥协

凭借托盘直径为 400 和 500 mm 的全新紧凑型海科特高精度加工中心,斯达拉格在产能和质量方面成功树立了新标准。这些加工中心的一个关键特质是它们的高刚性,这是框架组件的一贯特性,并在测试领域中不断优化。最终用户可以从提高的生产率和高质量加工效果中获益匪浅。

自从斯达拉格推出其从零开始,全新开发的卧式加工中心 — 海科特 L40(配置 400 mm 托盘的生产线单元)和海科特 H50(配置 500 mm 托盘的 4 轴加工中心),已过去将近两年时间。凭借模块化设计,更多型号随后在短期内出现,例如 5 轴加工中心 X40/45 和 多功能 5 轴加工中心 T45。

在开发这一生产线时,位于开姆尼茨的工厂最首要关注的是机床在单位面积的高生产率上。这一方法显然是成功的,机床需要的占地减少多达 30% 和生产率提高 15% 充分证明了这一点。其次,开发者花费了众多心思在机械工程方面,以便获得始终如一的高质量,而这一点让海科特机床的用户在很多年内都很满意。

质量特性:“刚性”

新的紧凑型加工中心具有高性能、高过程可靠性、且可长期保持高精度的特点。作为实现这些特性的基本要求,高刚度是设计理念的一个必要组成部分。刚性是个关键的质量特性,特别是对于框架组件而言,即机床床身、立柱、工作台和旋转回转单元。不仅对于重切削是必不可少的,对于苛刻材料的加工和轻型材料的高性能挖掘,例如飞机结构件材料,也是必要的。

凯姆尼茨工厂的设计者和技术人员在开发新的框架组件时密切合作,并利用了他们多年的经验以及现代分析方法。在寻找最完美的刚性、重量和成本组合时,他们进行了无数次的计算和试验。

聚焦框架组件

所有试验过程中,最主要的焦点是刚性。然而,刚性从来都不是孤立存在的,是始终与减振性能或其他参数有联系的。例如粗加工工艺中,适当的减振性能可确保偏向立刻停止。鉴于此,设计者们认为温度稳定、抗振的铸矿石是机床床身的完美基础,这样的机床具有整体刚性。

在设计立柱时,每次需要进行区分情况来实现完美的结果。因此斯达拉格为高动态加工提供了重量优化的设计,而为重切削开发更加强劲的组合结构立柱。焊接钢套管内用特制水泥填充,保证了减振性能的提高。

旋转回转单元是新的海科特加工中心 5 轴机型(X 和 T 系列)的关键组件。开发者成功地将已在 HEC 加工中心经过反复试验的 A 轴概念转换到了新的紧凑型机床上,并且获得了惊人的成果。双对称设计的摇篮机构具有最佳稳定性,并且由精确、高性能的转轴和高精度托盘提供支持,因此工件可以动态加工并具有很高的精度。

即使在设计刀具和弹簧夹头时也考虑了刚性要求。如果需要更强劲切削性能的加工中心,斯达拉格推荐使用海科特 H55、X45 和 T45 机型,这些机型标配 HSK-A100 或 HSK-T100 刀柄。这是因为大型平面支撑提供了必要的刚性刀具连接。

在试验场实现最优化

非常重要的是,原型机或测试型号的所有框架组件结合后展示出能够符合预期结果的性能,特别是新机床,例如海科特卧式加工中心。位于凯姆尼茨的斯达拉格工厂拥有装备完善的试验场,可以进行这样的优化,那里不仅有必要的测量设备,而且最关键的是有所需的专家团队来进行各类试验任务和评估特性。

从机械、电子和控制技术等领域入手

Klaus Frost 是实验质量分析专家,他将过程描述如下:“效率的第一个实践验证必须由机床通过各种性能过程展示出来。在这一示例中,主驱动的切削性能测试达到了停机极限。当前试验中,切削经过回火热处理的钢材(C45)时,新的海科特 T45 加工中心在高出旋转轴中心 300 mm 时,依然可以连续加工并且切削量达到 1200 cc / min。这代表相当高的切削输出,45 kW”。Frost 补充道:“当然,只有在刀具磨损程度低,而表面质量优异的情况下,试验才算是成功。如果结果不符合预期,或者节省的时间被过高而不经济的刀具成本抵消,那么通过技术能够实现的切削性能最终也毫无意义。要获得总体成功的结果,机床必须在运行或是静态工作时都具有极高的刚性。这意味着在切削性能测试之后还有更多测试要进行。首先是在测试机床上进行静态测量。在测量座上使用多达 20 个计量表,测量每个方向的静载荷,确定模块的灵活性。这可以很快说明之前进行的模拟试验是否准确。同样重要但更为复杂的是在运行的机床上进行测试。使用液压励磁机对机床进行最高 500 Hz 的无级变速频率测试。Klaus Frost 解释了这一测量的好处:“我们对运行机床时出现的所有相关振动都能获得一个清晰的了解,并理解它们对于后续切削过程的重要意义。通过拟静态测试获得的结果非常关键。通过使用动态测量方法,我们就能确定哪些部件产生了静态变形,最小可确定到单个零件”。在测试过程中,Frost 和他的同事记录下了数百个测量点的结果。

测试完成后是进行分析,为了将测试获得的成果应用到新的批量生产中,结构将始终重新设计,既而进一步改进机床。随后测试机床会交给客户进行工业试验。

在这些优化的过程中海科特机床的刚性和热对称性不断得到提升,并且这一优势从凯姆尼茨的工厂也延伸到斯达拉格其他产品系列。无论涉及的产品是来自门兴格拉德巴赫的 ECOFORCE 加工中心还是来自罗尔沙赫伯格的 STC 加工中心的组件和床身,这一过程都在全集团范围内提供可验证的价值。