内置拖链系统

发布时间:2010-07-08
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图   高动态性能主轴的能源供应优先采用的是可直接内置的拖链系统

加工中心主要用于系列加工、刀模具制造、样机制造以及航空工业等领域里要求极高的加工任务中,而其高动态性能主轴的能源供应优先采用的是可直接内置的拖链系统。

在进行单个零件加工、批量加工、刀模具制造以及普通机器制造时,使用加工中心可以达到较高的精度和很快的加工速度。为此,Alzmetall公司为用户提供了GS系列加工中心,该系列产品的突出优点是具有很好的动态性能和高精度。此类产品主要用于系列加工、刀模具制造、样机制造以及航空工业等领域里要求极高的加工任务中。对于高动态性能主轴的能源供应系统方案,Alzmetall公司向Igus采购了可直接内置的专业拖链系统。

除五轴加工中心外,GS系列产品还包括带固定工作台的三轴加工中心,以及作为备选的带有支座的四轴加工中心。该系列加工中心利用门式机器人方案可接入自动加工系统,同时,还可以利用换料盘或曲臂机器人从正前方装料。

高加工深度的成功方案

Alzmetall公司GS系列加工中心可以达到很高的加工深度。虽然Alzmetall公司自有铸造厂80%的产品都销售给外部客户,但它也为本公司的加工中心制造重达5.5t的单块机座。这些机座和申报了专利的8轨道传导系统一起,为加工时的高刚性及高精度创造了条件。

不过,Alzmetall只是在涉及核心技术的零部件制造时进行高加工深度生产,其他的部件他们宁可“外购”,和技术领先的零配件供应商合作。例如在加工中心的能源供给系统方面,他们就是这样做的。能源供给系统的主要任务是向主轴供应能源、数据和冷却液。Alzmetall的GS 800系列就首次采用了Igus公司为其预先制作的“成品链”导管包以及拖链,而结果证明这是行之有效的。所以,新的GS 650系列(图1)也装备了这种能源供给系统。


图1  GS 650系列加工中心补充了Alzmetall公司的GS系列产品,使其产品目录更加完善

这一方案的采用不仅缩短了安装时间,而且也有助于提高能源供给系统的寿命。因为Igus公司用于“成品链”的管道,是专门为拖链的使用而研制的,它们可以达到很小的弯曲半径,而且在持续的运动负荷下依然可以具有很长的寿命(图2)。对于Alzmetall来说,这是一项非常重要的指标。以30 000r/min的速度工作的主轴总共需要50~60条能源与信号管道,其中包括用于伺服驱动的电气管线、机床夹具的液压软管、传感器和测量系统导线、冷却润滑液的供给管道以及吹扫主轴的压缩空气进气管道等。


图2  加工中心的主轴要连接很多的能源、信号和介质管线,这项任务由“成品链”拖链系统来承担

合作开始于研发阶段

早在GS 800系列加工中心的研发阶段,Igus就开始了与Alzmetall的合作。他们遇到的问题是:要想购置一套成本低而寿命长的系统必须注意些什么?对于这个问题Igus给出了令人满意的答案,他的建议也被积极采纳。

很显然,新的GS 650系列也应用了这种能源供给系统。Igus为每台机器提供预先制作好的可直接安装的内置电缆包的拖链。这样,Alzmetall就可以节约组装时间,缩短交货期,获得更大的竞争优势。

其次,因为采用Chainflex导线能达到极小的弯曲半径,所以采用拖链和“成品链”也可以使设备结构更加紧凑。此外,Alzmetall还要求在其产品外部不能看到任何导线,不得有任何构件从机器表面突出出来,而这些要求都可以利用Igus拖链得以实现。

GS 650系列的能源拖链系统负责三个轴向的灵活性,其中X轴是单独运行的,而Y轴和Z轴则是搭接的。三条拖链都集中到一个由Igus公司提供的配电箱里(图3),因此,组装就变得非常简单。X轴是水平的,它利用上面的机器保护罩作为支架,保护罩通过桥板来支撑。这是一个结构上的细节,不仅节省了占地,并且能够保证拖链行走达到最佳状态。


图3  三条拖链都集中安装在一个由Igus提供的配电箱里,大大简化了组装工作

紧凑型能源拖链系列

在为GS 650系列加工中心研制最佳的能源供给设备时,Igus的项目工程师因其一款新产品的上市而受益匪浅。当时正值Igus新型拖链系列E 4/4 Light上市,该拖链的特点是外部尺寸极为紧凑;在内容相同的情况下,此系列拖链要比普通拖链窄20 mm。正是这20 mm使得拖链所有的运动始终保持在机器的轮廓内。因而,这一产品成为GS 650系列加工中心能源供给设备的极佳选择。

尽管结构紧凑且弯曲半径极小,但拖链连同拖链一起运动的导线都能以很高的速度运动。主轴在工作快进时以60 m/min的速度运行,同时可以达到最大10 m/s2的加速度。在自由空间里,加速度值甚至要求达到17 m/s2,这对导线和拖链质量提出的要求是相当高的。

E4/4 Light共有两种型号,一种是用于GS 650的标准型拖链,另一种则附带有冷却软管,软管专门用来冷却运行速度达30 000r/min功能更强的主轴。

维护和后续装配同样简单

这两种型号的拖链都是在科隆专门制造并准时提交到Altenmarkt。必要时还可以在拖链系统中内置其他的导线,甚至可以在事后补充安装,这也是使Alzmetall的设计师们信服的原因之一。即使用户希望额外添加轴或者做微量润滑时,拖链也可以简单地后续补配,只要拆开拖链,把导线铺设在事先计划好的通道里即可。

高动态性能的加工中心

计划投资建造新型加工中心且对精度、动态性能以及加工速度提出极高要求的金属加工企业,可能都知道Altenmarkt市Alzmetall Werkzeugmaschinenfabrik und Gie erei Friedrich公司的GS系列加工中心。2001年,Alzmetall的加工中心产品家族补充了GS 800系列产品;2005年,又以GS 1000系列从两个方向上扩大了产品目录。其一是A轴的切屑空间扩大到了1 070 mm,其二是两个旋转式的轴有采用扭矩技术的直接驱动和传统的伺服驱动两种方式可供选择。两种型号的产品在世界范围内的用户中获得了很高的认可,成了Alzmetall公司的热销产品。
2006年9月,Alzmetall公司推出了GS 650系列产品满足了用户对精度和功率的要求,而这是传统的机架结构方式所不能满足的。该系列产品是于2006年秋季首次在斯图加特AMB上亮相的,其设计采用了地道的龙门系统,与GS 800和GS 1000系列相比,A轴和C轴上全部采用了高动态性能和免维护的扭矩驱动装置。

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