Cómo seleccionar un centro de mecanizado vertical
Potencia, velocidad, precisión
El objetivo de cada operación de metalurgia es eliminar el metal dentro de las tolerancias lo más rápido posible. El problema para cada tienda es definir cuánta extracción de metal, qué tan rápido y qué tolerancias se requieren de un VMC. Hay muchos factores interrelacionados que afectan la potencia, la velocidad y la precisión de un VMC, pero los tres conceptos básicos incluyen el sistema de accionamiento del husillo, el sistema operativo de la máquina (control numérico por computadora) y el sistema de accionamiento del eje. El sistema de accionamiento del husillo proporciona potencia a la herramienta de corte para eliminar el metal. El control o "sistema operativo de la máquina" es el cerebro del VMC y coordina el movimiento de la máquina. El sistema de accionamiento del eje es "el viaje". ¿Qué tan suave es el movimiento del VMC y cómo se traduce eso en piezas que son consistentemente precisas con una calidad de acabado superficial aceptable? La calidad de "la conducción" o sistema de accionamiento del eje es una función de la construcción del bastidor y el sistema de vía X-Y-Z. Este es el hardware de la máquina y determina la rigidez, la capacidad de amortiguación de vibraciones y la resistencia al empuje lateral. Es el equilibrio entre estas tres áreas críticas (potencia, velocidad, precisión) lo que debe evaluar en función de las necesidades de su tienda para obtener la mejor compra por su dinero.material
Los requisitos básicos para su VMC, como las rpm del husillo, el par de baja velocidad y la potencia de alta velocidad, se establecen en los materiales que mecaniza. Por ejemplo, los materiales blandos requieren velocidades más altas para el acabado, mientras que los materiales duros requieren un par a baja velocidad, así como rigidez para reducir los efectos del empuje lateral.A continuación se muestra una lista de materiales de uso común que coinciden con los requisitos de la máquina correspondientes y la característica o características que satisfacen esa necesidad.
Volumen de producción
Todos podemos estar de acuerdo en que el rendimiento es importante. Pero el rendimiento de prototipos y tiradas cortas requiere características diferentes a las de las tiradas de producción largas. Si está mecanizando prototipos, entonces cualquier cosa que haga que las configuraciones sean más rápidas y fáciles será importante: edición de programas, acceso al control desde la envolvente de trabajo, altura de la mesa y un sistema de enfriamiento para la estabilidad térmica. Si el VMC es para tiradas de producción largas o tiradas de producción dedicadas, entonces la carga automática y la eliminación de chips estarán en lo más alto de su lista.
calidad
La calidad es una función del control, codificador, sistema de vías, construcción y rigidez. El control tiene que ser preciso y debe calibrarse periódicamente. Hay varios tipos diferentes de codificadores disponibles, incluidos los codificadores rotativos, las básculas de vidrio y las básculas láser. Proporcionan una precisión progresivamente mayor a velocidades más altas.Otro problema es el sistema ways, que afecta la rigidez, la amortiguación de vibraciones y la capacidad de soportar el empuje lateral durante las operaciones de mecanizado pesado.
Operaciones de mecanizado
Las características de VMC que se necesitan para mecanizar un molde de aluminio con contornos 3D, como la alta velocidad de ejecución del programa, la concentricidad del husillo y la rampa hacia arriba / hacia abajo no son necesariamente las mismas características necesarias para perforar agujeros en latón. Si está haciendo piezas 2D, las altas velocidades de alimentación y las velocidades de cambio de herramienta serán importantes. Tienes que hacer coincidir tus necesidades con elcentro de mecanizado vertical.Sistema de accionamiento del husillo
Generalmente, el husillo se considera el corazón del VMC. El husillo sujeta la herramienta y realiza las operaciones de corte de metales. El husillo debe tener un funcionamiento constante, rigidez, par de rodadura, baja generación de calor y estabilidad térmica. Por mucho que los fabricantes de máquinas herramienta impulsen la flexibilidad, la mayoría de los husillos son mejores en algunas aplicaciones que en otras. Por ejemplo, un husillo que meca aluminio a altas velocidades puede no tener la misma capacidad de corte de metal a bajas velocidades que un husillo diseñado para operaciones de corte de baja velocidad y alto par.Los husillos vienen en una variedad de clasificaciones de velocidad, torque y caballos de fuerza. En la sección anterior sobre materiales, mencionamos que el material de la pieza de trabajo tiene una relación con las velocidades, el par y la potencia. Debido a que un VMC de una sola velocidad restringe el rango de velocidad, torque y caballos de fuerza, muchos VMC utilizan transmisiones con engranajes o correa con dos o tres velocidades para aumentar el torque a baja velocidad. Pero las transmisiones causan fricción a alta velocidad, y las transmisiones de engranajes causan más fricción que las transmisiones por correa. Por lo tanto, a altas velocidades, la potencia del motor del husillo se roba para compensar la fricción. La fricción generada por las transmisiones con engranajes se traduce en calor y vibraciones que deben disiparse a través del enfriamiento para la estabilidad térmica y técnicas de construcción que aíslan la vibración. Una alternativa a las transmisiones es una transmisión eléctrica que utiliza dos devanados de motor diferentes para crear dos rangos de velocidad.
Hay una variedad de rodamientos de husillo disponibles, como rodillos convencionales, rodamientos de bolas o híbridos, rodamientos cerámicos, hidrostáticos, aéreos, magnéticos y combinados. Cada uno de los sistemas de rodamientos tiene sus propias fortalezas y debilidades. Los rodamientos de rodillos son rígidos y duraderos, pero pueden generar calor, lo que resta rendimiento. Por lo general, los rodamientos de bolas generan menos calor y funcionan mucho más rápido que los rodamientos de rodillos, pero no son tan rígidos. Los rodamientos híbridos con bolas de cerámica y carreras de acero pueden funcionar más rápido que los rodamientos de bolas convencionales porque tienen menos masa y más rigidez, pero es más probable que fallen en un choque porque son frágiles.
Los rodamientos hidrostáticos e hidrodinámicos soportan el miembro giratorio con una película fluida. En aplicaciones de baja velocidad, los rodamientos hidrostáticos pueden ser muy rígidos y libres de fricción, y en aplicaciones de alta velocidad no son rígidos o requieren enfriamiento. La generación de calor no es un problema con los rodamientos de aire; sin embargo, no son rígidos y pueden ser inestables. Los rodamientos magnéticos tienen mejores características de control que los rodamientos de aire, pero deben estar protegidos contra impactos.
Construcción
La mayoría de los VMC utilizan piezas fundidas debido a su resistencia general superior y características de amortiguación de vibraciones y bajo costo. Las piezas fundidas deben tener paredes uniformemente gruesas porque la variación en el grosor de la pared puede causar problemas de enfriamiento y distorsión. Las secciones delgadas pueden volverse quebradizas y causar distorsión cuando están bajo estrés.Algunos VMC utilizan soldaduras, que generalmente están hechas de acero. En pequeñas cantidades, las soldaduras cuestan menos que las piezas fundidas y son más rígidas y fuertes en comparación con las piezas fundidas del mismo tamaño y peso. En general, las soldaduras son más rígidas que las piezas fundidas y tienen menos características de amortiguación. Por lo tanto, funcionan bien a bajas velocidades, pero a altas velocidades las soldaduras son más susceptibles a la vibración y el parloteo que pueden causar acabados superficiales ásperos.
Los materiales más nuevos que son más ligeros, como los compuestos, el aluminio y el titanio, también se utilizan en la construcción de máquinas herramienta. Estos materiales pueden proporcionar ventajas significativas en las máquinas más nuevas de mayor rendimiento. Por ejemplo, la reducción de masa facilita la aceleración y la desaceleración. El uso de materiales de tipo compuesto ha aumentado debido a las altas relaciones de resistencia y rigidez a peso, así como a la estabilidad térmica.
Sistemas way
El sistema de forma de máquina herramienta incluye los componentes de soporte de carga que soportan el husillo y la mesa, así como guían su movimiento. Las cajas y las guías lineales son los dos tipos principales de sistemas de vías. Cada sistema tiene sus características positivas y negativas. Desafortunadamente, un tipo de sistema de forma no es apropiado para todas las aplicaciones. Por lo tanto, cuando está en el mercado de una máquina herramienta, debe adaptar el sistema de forma a su aplicación específica.Creemos que los sistemas box way proporcionan un VMC con una vida útil más larga y menos vibración, lo que produce piezas más precisas. Las características de amortiguación de vibraciones de las cajas prolongan la vida útil de la herramienta y permiten acabados superficiales más suaves. Si su aplicación requiere alta precisión y la capacidad de mecanizar materiales difíciles con tolerancias ajustadas, entonces es más probable que un VMC con un sistema de caja proporcione la solución óptima.
Los VCT con guías lineales proporcionan un posicionamiento más rápido; sin embargo, tienen una capacidad reducida para amortiguar la vibración, soportar el empuje lateral y resistir el daño de los choques. Si el costo inicial del VMC es una preocupación, los materiales a mecanizar no son difíciles, no se requieren operaciones pesadas de desbaste / corte y las tolerancias / acabado superficial no son tan críticos, entonces una máquina herramienta concentro de mecanizado de guía linealpuede ser una buena solución.