Neue Schleifmaschine nutzt einzigartige Kinematik

Bei der Fertigung geht es um ständige Verbesserung. So wie Maschinenwerkstätten hart daran arbeiten, die Geschwindigkeit zu verbessern, mit der sie Teile ohne Qualitätsverlust ausliefern, haben OEMs Tausende von Menschen, die sich der Verbesserung von Fertigungsanlagen widmen, um die Arbeit ihrer Kunden zu erleichtern. In dieser Flut von Innovationen besteht der häufigste Ansatz darin, bestehende Problemlösungen zu verbessern:die Steifigkeit eines Fünf-Achsen-Tisches zu erhöhen, die Standzeit eines Schaftfräsers zu verlängern oder die derzeit verwendete Technologie auf andere Weise zu verbessern.

Manchmal gibt es aber auch ganz neue Lösungsansätze.

Ein Beispiel für letzteres ist das Exzenter-Positioniersystem von Coventry Associates, eine völlig neuartige Schleifmaschine, die statt linearer Führungssysteme drei kreisförmige Drehtische übereinander verwendet. Diese Drehtische haben relativ zueinander versetzte Zentren, die es ihnen ermöglichen, sowohl die lineare als auch die Winkelposition der Schleifscheibe für Innenschleifanwendungen präzise zu führen, wie im Video gezeigt. Dieses Design ist vollständig elektrisch, wodurch die Notwendigkeit für Hydraulik und die damit verbundenen Wartungskosten entfällt.

Zirkuläre Logik verwenden

Durch die Platzierung der Schleifscheibe auf den Drehtischen ermöglicht Coventry dem Benutzer, ihre Position sowohl in der X- und Z-Achse als auch in einer Rotationsachse zu steuern. Dieses hohe Maß an Kontrolle ermöglicht präzise, ​​komplexe Durchgänge, und das Fehlen von Hydrauliksystemen ermöglichte es dem Unternehmen, diese Bewegungssteuerung mit einer Grundfläche von 57 × 67 Zoll zu entwickeln. „Wir haben tatsächlich einige alte Heald-Schleifmaschinensockel der Größe 1 genommen und das EPS in diese eingebaut“, sagt Craig Gardner, Präsident von Coventry Associates. „Dieser Sockel hat tatsächlich mehr Platz, als wir brauchen, sodass wir die Stellfläche problemlos um 40 % reduzieren können, um die Kundenanforderungen zu erfüllen.“ Darüber hinaus sagt Gardner, dass es auf größere Größen skalierbar ist.

„Mit einem Arbeitsraum, der ungefähr doppelt so groß ist wie der einer Heald 2CF-Maschine, wurde diese Maschine zum Schleifen von Lagern mit einem Durchmesser von bis zu 24 Zoll entwickelt“, sagt Gardner. Das EPS positioniert sich innerhalb eines Kreises mit 8,5 Zoll Durchmesser, wodurch die Maschinenbewegung ein Rechteck mit 3 Zoll X-Verfahrweg und 8 Zoll Z-Verfahrweg einschreiben kann. Der verbleibende Positionierbereich kann zum Formen komplexer Formen in Schleifscheiben mit dem Diamantabricht verwendet werden. Gardner geht jedoch davon aus, dass das Unternehmen in Zukunft weitere Lösungen mit dem EPS-Design anbieten kann.

Trotz ihrer geringen Größe ist die Maschine nach Angaben des Unternehmens vergleichsweise steif. „Die kompakte Größe des EPS bedeutet, dass wir einen sehr engen Lastpfad haben“, sagt Gardner. „Der enge Lastpfad gibt uns ein System mit sehr hoher Steifigkeit.“

Ein einzigartiges Merkmal des EPS ist seine Fähigkeit, die Schleifscheibe ohne Spezialwerkzeuge oder geformte Diamantrollen zu formen. Da die Maschine ein so hohes Maß an Kontrolle über die X-, Z- und Winkelposition der Scheibe behält, kann sie die Scheibe mit einem standardmäßigen Einpunkt- oder rotierenden Diamantscheiben-Abrichtwerkzeug formen, indem sie das Rad entlang des Abrichtwerkzeugs bewegt, um ihm die gewünschte Form zu geben . Durch den Wegfall des Rollenformabrichtens eliminiert das System nicht nur die mit dem Schleifen verbundenen Kosten, sondern macht die Werkstatt, die es verwendet, anpassungsfähiger, da nicht auf die Herstellung von geformten Diamantrollen gewartet werden muss, bevor mit dem Teil eines Kunden begonnen wird .

Außerdem muss das EPS das Rad nicht unbedingt an den Drehtischen befestigen. Coventry hat auch eine MultiTool-Version entwickelt, die das Teil auf den Drehtischen platziert und von drei oder mehr stationären Schleifspindeln umgeben ist. Das EPS-System führt das Werkstück in die stationären Schleifspindeln ein. „Dieser Ansatz ermöglicht es dem Benutzer, mehrere Vorgänge mit einer einzigen Einrichtung durchzuführen“, sagt Gardner. „Man kann zum Beispiel Bohrung, Laufbahn und Bord eines Kegelrollenlagerkegels in einer Aufspannung schleifen.“ Dieser Ansatz entlastet Maschinenbediener mit vergleichsweise wenig Nebenautomatisierung.

Gardner empfiehlt das SingleTool EPS mit einer einzigen Schleifscheibe für hochproduktive Arbeiten mit geringem Volumen, während er das MultiTool-Setup für Arbeiten mit hohem Mix und geringem Volumen bevorzugt.

Anpassbare Steuerungen für Präzisionsschleifen

Für die Bewegungsführung sorgt die CNC Sinumerik 840D von Siemens. Gardner sagt, Anpassungsfähigkeit spielte bei dieser Wahl eine Rolle. „Für ein so neuartiges System brauchten wir eine Steuerung, die ein hohes Maß an Anpassungsmöglichkeiten bietet“, sagt er. „Der 840D lieferte uns die Werkzeuge, die wir brauchten, um Software für unsere einzigartige Kinematik zu entwickeln.“

Die vom Unternehmen entwickelte Software war der Maximizer Grinding Process, der Funktionen wie die Adaptive Force Control (AFC) umfasst, die während des Schleifens eine konstante Normalkraft aufrechterhält. Nach Angaben des Unternehmens erhöht das Schleifen mit konstanter Normalkraft das Zeitspanvolumen und reduziert die Schleifzykluszeit um bis zu 30 %. „Studien haben gezeigt, dass das Zeitspanvolumen direkt proportional zur normalen Schleifkraft ist“, sagt Gardner. „Sie möchten mit der höchsten normalen Schleifkraft schleifen, die die Spindelleistung zulässt, vorausgesetzt, Sie verbrennen das Teil nicht.“

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Maximizer-Software von Coventry ist die Echtzeit-Durchbiegungskompensation. Diese Funktion kompensiert die Spindel- und Maschinendurchbiegungen, die zu Verjüngungen und Größenabweichungen von Teil zu Teil führen. „Unsere Echtzeit-Durchbiegungskompensation ermöglicht es unserem System, In-Prozess-Messtoleranzen ohne In-Prozess-Messgerät einzuhalten.“ sagt Gardner.

Ein Teil der Aufregung, die viele in Coventry empfinden, besteht darin, dass sie gerade erst die Bandbreite der Möglichkeiten erschließen, die das EPS bietet. „Was wir hier haben, ist eine völlig neue Lösung für etwas so Grundlegendes wie die Positionierung des Werkzeugs (im Fall des SingleTool) oder des Werkstücks (im Fall des MultiTool)“, sagt Gardner. „Das ist eine grundlegende Änderung, was bedeutet, dass wir gerade erst die Vielfalt der Lösungen erschließen, die dieser neue Ansatz mit sich bringen wird.“