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客户案例 七月 2024

主轴无间断运行

Mack-Alusysteme 采用 SCHUNK VERO-S 模块化系统实现了非常智能的托盘自动化系统。灵活的夹持模块、高效的预装托盘以及基于机器人的进出料相互作用,确保最大化机床利用率:主轴全天候运行。同时,由于采用理想的夹持方法,铝制零件的精密加工可满足高端细分市场客户的最高质量要求。
SCHUNK – Mack VERO-S 应用报告 得益于 WDM-5 X 模块,在五轴加工过程中,从各个侧面均可加工。

Mack-Alusysteme 位于德国南部的克莱特高-盖斯林根,为航空航天、轨道交通、电子、汽车和机械工程行业的客户生产高精度组件。Mack-Alusysteme 生产经理 Dominik Isele 解释说:“我们生产专门定制的优质产品和结构零件,以满足挤压铝型材或板材的高要求。” Isele 补充说:“我们的产品组合范围从高精度加工,长度从很短到八米的特制产品,同时可根据要求进行表面处理。对于这些个性化解决方案,我们在模块生产和组件装配中均符合高技术标准。对我们来说,每百分之一的精度都至关重要。”

SCHUNK – Mack VERO-S 应用报告 SCHUNK 刀具和工件夹持技术顾问和销售 Simon Scherzinger、SCHUNK 模块化工件夹持系统技术顾问和销售 Rainer Storz 和 Mack-Alusysteme 生产经理 Dominik Isele。

Mack 的生产经理非常了解铝材加工。多年来他接受了大量培训,并一直负责责任管理职位。Isele 在描述 Mack 的高标准时说:“其他人止步于精度,而这正是我们的起点。例如,对于来自高端行业的国际客户,我们为高品质客舱内饰生产装饰和家具元素。每微米都必须完美贴合。为实现这一目标,我们依靠现代机械进行 CNC 加工。为了满足这些客户高要求,我们需要一流的顶级供应商作为合作伙伴,也需要绝对可靠的生产组件。” Mack 的旗舰产品生产单元包括采用模块化托盘搬运的 DMU 95 monoblock PH Cell 300 五轴铣削中心,已运行了数月。全自动零件加工的核心是 SCHUNK VERO-S 快换托盘系统。它可以用作机床上的托盘快换单元,用作机器人联轴器,以及用于直接夹持工件。由于 VERO-S 系统的模块化及灵活功能,快换托盘系统可以接管多项任务。

为自动加工准备大量预设零件

Isele 解释了他们的初衷:“我们希望使用新机床找到一种解决方案,使我们能够灵活设计托盘,并且仅用一台设备涵盖许多不同的功能部件。” 这台新机床给 Mack 带来了几个挑战:由于复杂的几何形状,工件在机床中的加工时间很长。因此,在制备未加工零件时,应该能够建立一个已夹持完成的零件库,以便在后续进行连续的自动加工。机床可以全天候使用,托盘在托盘工位预先装夹,等待加工,加工后再放回。Isele 证实:“我们的目标是最大限度地延长主轴的运行时间,实现托盘进出料的完全自动化。” Mack 使用 SCHUNK VERO-S 夹持系统实现了这一目标。而且不止于此。“由于机床是一个 5 轴加工中心,大批量铝型材必须从 5 个侧面加工,所以我们需要一个让工件易于靠近的夹持解决方案。事实证明,WDM-5-X 工件直接夹持系统对于这种夹持任务来说非常有价值。”

SCHUNK — VERO-S 应用图片 将完成装备的托盘自动上料到机床中。通过机床台上的快换托盘系统全自动更换和夹持托盘。

使用 WDM-5-X 夹持立柱直接夹持工件,无干扰轮廓

使用模块化 VERO-S 系统的夹持模块 WDM-5-X,用户可以根据特定要求设置夹持柱,在五面加工期间实现最佳的工件可及性。这种工件直接夹持方法可以避免干扰轮廓,主轴可以到达每个工件位置。通过这种立柱直接夹持原理,可以在整个工件上开孔。WDM-5 X 基本模块可作为在托盘上进行装调的基础,与不同高度、可自由组合的堆叠模块相结合,实现不同的加工高度。要加工的工件通过托盘用定位销连接到夹持立柱。采用无介质手动驱动,紧固扭矩为 15 Nm。紧固类型取决于工件重量和金属切削工艺,这就是 SCHUNK 提供多种销钉产品的原因。Mack 使用燕尾销,在原材料中的深度仅为 3.5 mm,没有干扰轮廓。

Dominik Isele 证实:“以前,我们必须使用中间工作台进行管理,进行传统的虎钳夹持,以达到五面加工所需的行程。现在这已成为过去。有了这个夹持系统,我们能够在机床上完成所有任务。” SCHUNK 最初向生产经理提供 WDM-5 X 系统进行测试。SCHUNK 模块化工件夹持技术顾问 Rainer Storz 说:“我们的特殊设计部门专注于任何特定的客户应用。” Storz 说:“根据客户的框架条件,我们的设计师将凭借他们在联合协调方面的丰富知识和深厚的应用经验,找到可能的最佳解决方案。我们早在客户下单之前就提供了完整的专业知识。” 这就是得到最佳结果提案的方式。

SCHUNK — 应用图片 在夹持工件夹紧毛坯件:WDM-5-X 直接夹持,没有干扰轮廓,可自由接触工件进行五面加工。

WDM-5 X 夹持立柱和燕尾槽提供了完全不同的夹持理念

由于生产经理能够准确概述夹持系统的任务,因此 Mack 在很短的时间内就完成了改装。Isele 总结道:“让我们确信这套系统适合的是拉钉的燕尾槽设计。” SCHUNK 燕尾槽拉钉能够直接夹持扁平工件,夹持深度仅为 3.5 毫米。燕尾槽的梯形设计显著增加了吸收夹持力的接触面。这样可以降低夹持深度,实现力配合的连接。“它能够节省原材料。此外,我们还能保留以前用不同虎钳一对一夹紧的坯料,在订购材料时无需做任何更改。以及使用 WDM 5-X 夹持立柱进行五面加工可有效避免干涉,这两个优势成为采用该系统的决定性因素。”

用燕尾销可加工薄型工件、模具半体或不规则形状零件。在金属切削以及工模具制造中。传统快换托盘拉钉所需的旋入深度为 20 到 25 毫米,而这只要 3.5 毫米。可以使用不同形态的铣刀加工出所需的接口,这样去除的材料最少。然后,将拉钉插入,并通过两个硬化夹持滑块用内六角套筒扳手拧紧。加工完成后,再拆下拉钉用于其他用途。

操作员在符合人体工程学的,单独的装夹工位上安装带有 WDM-5 X 模块和毛坯的托盘。Mack 使用 12 个尺寸为 500 x 500 毫米的 VERO-S 托盘;DMU 95 monoblock PH Cell 300 的托盘存储单元最多可容纳 28 个托盘,可以单独配置不同的隔间和层级。借助网格可以清楚标记托盘上的夹持位置。根据工件的不同,可以采用可靠的可重复夹持方案。由于夹持模块易于操作且具有高精度,即使是非熟练工人也能完成手动安装过程。最后,机器人从装夹工位抓取装有已夹紧工件的托盘,存放在托盘库中。在适当的时间再将托盘上料至机床,并在加工后取出。

基于机器人的高端托盘搬运实现过程可靠性

VERO-S NSR 160 机器人联轴器是工件托盘和机器人之间的接口。得益于纤薄的设计,托盘上下料操作可以在靠近机床工件台的位置执行。机器人侧的定位销具备高下拉力,构成高刚性系统,即使在高扭矩下也具有高夹持力。这使得搬运重型托盘变得简单,并且过程可靠。机器人模块的夹持过程由集成的弹簧组完成。轴向活塞和专利驱动机构将弹簧力转化为定位销的高下拉力。夹持通过两个夹持滑块形成适形自锁;即使在压力下降的情况下,也能保持全部下拉力,并且可以通过标配增压功能进一步增加下拉力。围绕中心纵轴的防旋转保护由侧面斜面或前部的两个圆柱销提供。定位销和夹持模块的入口半径能保证连接快捷且安全,即使有倾角和偏心也无影响,因此可以补偿机器人位置误差。模块可使用 6 bar 系统压力打开。完全密封的模块具有防锈性能。VERO-S NSR 160 使用高强度铝合金,重量轻,有利于最大限度地提高托盘装载能力。总搬运重量可达到 300 kg(工件和托盘,包括机器人联轴器)。

机器人可以全自动地更换机床工作台上预先装配的托盘。在 Mack,单个 VERO-S NSE3 138 模块已安装在机床台上。它是目前最强大的气动快换托盘系统之一,适用于通用铣削加工。托盘由四个拉钉同时下拉固定。加工完成后,托盘被释放,暂时存储在托盘库中,机床执行新的作业。通过机床控制面板控制自动化既方便又简单。得益于 SCHUNK 采用的密封理念,夹持模块和托盘螺钉位置始终可以抵御高磨蚀性材料和灰尘的侵害。生产经理 Dominik Isele 很满意:“有了这个夹持系统,我们的机床可以做它该做的事情:全天候铣削。” 让他特别满意的是绝对一致性。“一切都配合完美,与 SCHUNK 一起寻找解决方案、设计的实施以及灵活的夹持系统本身。对我们来说,这是一款真正的全方位无忧解决方案,既简单又聪明。”