Ein Rennwagen in einer Welt der Traktoranhänger

Warum der Bau von Maschinen für Geschwindigkeit und Effizienz bedeutet, Dinge anders zu machen.

Ich habe es hunderte Male gehört. Auf Messen, bei Vorführungen, in Online-Foren, in den sozialen Medien… Normalerweise läuft es so ab:

Person fragt:„Wie viel wiegt diese Maschine?“

Ich antworte:„Dieser DATRON wiegt (____) Tausend Pfund“

Person antwortet:„Das ist es?! Meine (CNC-Marke hier) wiegt doppelt so viel!“ Oder so ähnlich.

Ehrlich gesagt, es ist keine unfaire Frage zu stellen. Eines der vorherrschenden Prinzipien einer genauen CNC-Maschine ist, viel Masse in der Baugruppe zu haben. Der Grund dafür ist ganz einfach – je schwerer die Maschine, desto stabiler ist sie. Außerdem dient die zusätzliche Masse dazu, beim Fräsen entstehende Vibrationen zu absorbieren. Aus diesem Grund ist es nicht ungewöhnlich, große CNC-Maschinen mit Gusseisenrahmen zu sehen, deren Gewicht so immens ist, dass ein spezielles Fundament gegossen werden muss, nur um das Gewicht zu tragen.

Viel Aufmerksamkeit wird auch der Tatsache geschenkt, dass DATRON-Maschinen Portal-/Brückenmaschinen sind, im Gegensatz zu dem typischen „C-Rahmen“-Stil, der so häufig bei vertikalen Bearbeitungszentren (VMC) verwendet wird. Dies zieht Vergleiche mit CNC-Fräsen nach sich, bei denen es sich in der Regel um leichte und etwas schwache Maschinen handelt, die für die einfache Bearbeitung von Holz und weichen Materialien gebaut wurden. Wie kann also eine Maschine, die einem Router ähnelt, möglicherweise mit der Konkurrenz mithalten? Die Antwort ist einfach:Ein DATRON ist für einen bestimmten Zweck konzipiert.

Verwirrt? Bitte erlauben Sie mir, es zu erklären. Ihr typisches VMC ist so konzipiert, dass es von allem ein bisschen kann, vom Schneiden kleiner Kunststoffteile über das Fräsen von Luftfahrtlegierungen wie Inconel bis hin zur Bearbeitung großer Formen aus Werkzeugstahl. Während dies in Bezug auf die breite Leistungsfähigkeit großartig ist, ist es nicht besonders effizient. Eine Werkzeugmaschine, die alles schneiden kann, ob klein oder groß, weich oder hart, wird in der Regel in keinem Bereich der Beste sein. Hier ist DATRON anders:Wir entwickeln Maschinen, die für die Herstellung von DATRON-Teilen bestimmt sind (Beispiele für gute DATRON-Teile finden Sie auf unserer Seite CNC-Fräsanwendungen).

Es geht darum, die richtigen Werkzeuge für den Job zu haben. Ich mache immer gerne Analogien, um diesen Punkt zu verdeutlichen:Wenn Sie ein Gehirnchirurg sind, brauchen Sie ein Skalpell, keine Machete. Ein Zimmermann braucht einen Klauenhammer, keinen Vorschlaghammer. Als Rennfahrer braucht man einen Porsche, keinen Peterbilt. Das letzte ist mein persönlicher Favorit. Ein Sattelschlepper ist fantastisch darin, schwere Lasten zu transportieren, aber miserabel darin, Haarnadelkurven zu bewältigen. Wenn Sie die richtigen Teile haben, ist die Verwendung eines normalen VMC anstelle eines DATRON wie das Fahren eines Sattelschleppers auf einer Rennstrecke:Sie können das Rennen beenden, aber Sie nehmen kein Gold mit nach Hause.

Lassen Sie uns also zusammenfassen, was DATRON zu einem Rennwagen in der CNC-Welt macht.

Es ist so schwer, wie es sein muss

Zunächst einmal ist festzuhalten, dass eine DATRON kein Leichtgewicht ist, sie ist nur nicht so schwer wie eine vergleichbare Maschine Ihres typischen VMC-Herstellers. Zum Beispiel wiegt ein Neo trotz seiner zierlichen Größe über 1.500 Pfund. Ein M8Cube wiegt etwa 3.000 Pfund, ein MLCube fast 3 Tonnen und ein MXCube wiegt so viel wie beide zusammen. Nur wenige können argumentieren, dass eine 4-Tonnen-Maschine „leicht“ ist. Das meiste Gewicht der Maschine steckt im Primärguss. Bei der Cube-Serie ist das der Maschinentisch, bei der neo das Portal. Gestützt wird dies durch einen hochfesten, starren Stahlrahmen.

Bei Cubes ist die Gantry so konzipiert, dass sie so leicht wie möglich ist und gleichzeitig eine hohe Torsionssteifigkeit und Steifigkeit beibehält. Dieser Schwerpunkt darauf, die Komponenten so schwer wie nötig zu halten, zahlt sich bei der Bearbeitung aus.

Nur wenige haben es besser ausgedrückt als Tim Paul, Produktmanager für Fusion 360 CAM bei Autodesk (@oneeartim auf Instagram),

Durch das Gewicht und die Steifigkeit der Komponenten verfügt eine DATRON über ein hervorragendes Beschleunigungsvermögen, das die Konkurrenz oft übertrifft. Obwohl es für ein großes, schweres VMC nicht unmöglich ist, ähnliche Geschwindigkeiten zu erreichen, erfordert es folglich viel größere Motoren, häufigere Wartung und viel höhere Mengen an elektrischer Energie. Letztendlich ist eine DATRON auf die Art von Teilen ausgelegt, die sie am besten fräst, und muss daher nicht so stark überbaut werden.

Es ist aus den richtigen Materialien hergestellt

Eine weitere wichtige Konstruktionsentscheidung, die dazu beiträgt, unsere Maschinen so steif wie möglich zu machen, ist die Verwendung von Polymerbeton für den Tisch-/Portalguss. In der VMC-Industrie ist die Verwendung von Gusseisen als Rahmenmaterial üblich. Es macht schließlich Sinn, da Gusseisen schwer und relativ thermisch stabil ist. Allerdings hat Gusseisen einen kleinen Nachteil, wenn es um die Schwingungsdämpfung geht. Schwingungsdämpfung ist im Wesentlichen die Fähigkeit des Materials, Schwingungsenergie zu absorbieren, anstatt die Schwingung durch die Struktur zu übertragen. Polymerbeton (manchmal auch als Epoxidgranit bezeichnet) absorbiert Vibrationen viel besser als Gusseisen oder andere übliche Grundmaterialien.

Eine gute Analogie dafür ist, an ein Becken auf einem Schlagzeug zu denken. Der Grund für die Herstellung aus Bronzelegierungen liegt in ihrer schlechten Fähigkeit, Vibrationen zu absorbieren – daher schwingen sie mit, wenn Sie sie treffen. Auf einem Schlagzeug ist das großartig, aber auf einer CNC-Maschine ist es schrecklich. Übermäßige Vibrationen können zu schlechter Oberflächenbeschaffenheit, Ungenauigkeit des Teils und verringerter Lebensdauer von Maschinenkomponenten führen. Um dieses Problem bei einem herkömmlichen VMC mit Gusseisenrahmen zu lösen, müssen Sie mehr Masse hinzufügen, um der Vibration entgegenzuwirken. Bei DATRON wird die Kernstruktur jedoch mit Polymerbeton verstärkt – was ein erhebliches Gewicht bringt und gleichzeitig überragende Schwingungsdämpfungseigenschaften aufweist.

Verwenden von Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsstrategien

Einer der wichtigen Gründe, warum eine DATRON so gebaut werden kann, liegt in der Art und Weise, wie Sie sie verwenden. Bei einer herkömmlichen Maschine sind Spindeln mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment an der Tagesordnung, und die immensen Schneidkräfte, die erzeugt werden, erfordern eine kräftige Maschine, um die Vibrationen und Belastungen zu bewältigen. DATRON ist von Anfang an anders – da die Maschinen auf bestimmte Teile und Materialien ausgerichtet sind, kann die Spindelwahl viel passender zugeschnitten werden, und das ändert alles.

Die langsamste DATRON Spindel hat eine maximale Drehzahl von 30.000 U/min, andere erreichen bis zu 60.000 U/min. Der Grund dafür ist klar – ein Fokus auf kleine Schneidwerkzeuge. Da Werkzeuge einen Durchmesser von 1 Zoll nie überschreiten, ist die Notwendigkeit einer niedrigen Drehzahl und eines hohen Drehmoments einfach nicht erforderlich. Je kleiner ein Schneidwerkzeug wird, desto schneller müssen Sie es drehen, um effizient zu sein. Auch hier wird ein DATRON gegenüber einem herkömmlichen VMC deutliche Fortschritte machen:Bei Werkzeugen unter 1/4“ lässt die Effizienz schnell nach. Auch deshalb entwickelt DATRON ein eigenes Sortiment an Zerspanungswerkzeugen – um mit einer Hochgeschwindigkeitsspindel noch effizienter und produktiver zu sein.

Neben der Effizienz bei der Verwendung kleiner Werkzeuge kann eine DATRON ihre schnelle Beschleunigung nutzen, um Hochgeschwindigkeitsbearbeitungsstrategien (HSM) zu nutzen, die bei moderner CAM-Software sehr beliebt geworden sind (z. B. – Dynamic Motion von MasterCAM, Adaptive Milling von Autodesk). Diese Frässtrategien leisten hervorragende Arbeit bei der Reduzierung der beim Taschenfräsen erzeugten Schnittkräfte (insbesondere in engen Ecken), was besonders nützlich sein kann, um die Standzeit für kleine Fräser zu erhalten. Alle Maschinen können von diesen Strategien profitieren, aber die Vorteile sind noch größer bei einer Maschine, die speziell für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung gebaut wurde.

Lange Rede kurzer Sinn, es gibt viele typische VMCs auf dem Markt, aber eine DATRON gehört nicht dazu. Dies ist sehr beabsichtigt, da wir sie von ihrem ursprünglichen Konzept an für einen eingeschränkten Arbeitsumfang konzipiert haben, damit sie sich in den richtigen Anwendungen wirklich auszeichnen können. Wie ich schon sagte, es ist, als hätte man einen Rennwagen in einer Welt der Sattelschlepper. Bist du bereit für Rennen?