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FANUC FA STORY ︱FANUC CNC在新内圆磨床的应用

经过一番苦苦搜寻,瑞士机床制造商斯图特生产的新内圆磨床终于找到了Ta的绝配——FANUC  CNC

 

项目任务:为新的斯图特S141寻找到合适的数控系统,S141是一款可以加工长达1300mm的法兰件与主轴的通用内圆磨床。

 解决方案:由于同发那科保持了长期的合作关系,斯图特选择了发那科31i-B作为S141机床的数控系统。久经考验的可靠性是斯图特选择发那科的一项决定性因素。31i-B的集成式操作面板“Panel i”可以通过专用用户界面运行斯图特的软件。

 项目收益:发那科数控系统为斯图特带来了多项优势,包括直观地操作和编程、用于加工过程监控的集成式测量与传感器技术、高速PMC(集成式PLC)、程序存储以及能以最高速度同时执行不同PMC程序的5个独立PMC路径。

 

    适于磨削应用的数控系统      

 

FANUC FA STORY ︱FANUC CNC在新内圆磨床的应用

 

   面向未来的数控系统   

 

配有全新发那科系统的全新斯图特磨床平台

对于新的斯图特S141机床来说,对长达1300mm的法兰件与轴型进行内圆磨削均不成问题。此款机床于2014年秋季首度公开,它是斯图特通用内圆磨床新平台中的先锋,在2015EMO展上推出了基于此平台的更多机型。在众多新功能外,S141也配备了最新的发那科31i-B系统,该系统比上一代产品作出了大量改进。

斯图特正打算利用S141赢得一个新的细分市场。此款通用内圆磨床非常适合磨削长达1300mm的长工件,例如主轴、主轴箱或转子轴。加工小型零件时可仅安装在卡盘上,而加工长工件时可通过固定中心架来支撑。

经过完全重新设计的S141的纸面数据非常优秀:最大内圆研磨深度达250mm,外圆长度达150mm。台面之上的最大回转直径达400mm,最大工件重量达250kg。同样对S141来说,斯图特这个品牌就代表着精度,这份荣誉主要建立在Granitan®人造花岗岩床身广为人知的卓越的吸震性和热稳定性之上。大跨距导轨和刚性极高的滑板提供了极高的稳定性,这对精密动态加工来讲是必不可少的。此外,所有精度相关的部件都具有优秀的热稳定性。

拥有专利的StuderGuide®导轨系统以及采用直线电机的高精度轴驱动装置创新性地提升了机床性能,提供了迅捷、高精度的轴移动能力。超级快速的直驱磨削主轴转塔最多装备四根磨削主轴(最多装备两根外圆磨削主轴)。工件台可自动回转,以采用轴向平行磨削方式磨削锥度/锥体。最多可配备两个修整工位,斯图特杰出的修整方案满足任何应用需求。此外,机床还集成轴向/径向测量探针,可用于纵向定位和流程支持。

 

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数控系统:久经考验的可靠性及引领未来的先进性

就数控系统来说,斯图特所依靠的是经过事实证明的技术以及可靠的经验,正如产品工程设计主任Wolfgang Labus所强调的:“早在1992年,我们便与发那科在控制与驱动技术领域紧密合作。我们特别要感谢的是发那科的硬件与软件高度的可靠性,这种可靠性也体现在了新发布的产品上。这就是为什么我们亦毫不犹豫地在我们新开发的S141上使用了发那科新一代的31iModelB系统。”

就像以前斯图特的机床配发那科的系统一样,S141的数控系统也装备有一个发那科集成式的“Panel i”工业计算机,在其上可以运行带有自己界面的斯图特软件。包括比如StuderPictogramming软件,用户通过该软件可以对单独的磨削循环进行排列组合,ISO程序代码则由计算机自动生成。还有Studer Quick-Set快速对刀软件缩短了机床设置和重置时间达90%以上。

斯图特所开发的StuderWINStuderSIM软件适合内圆磨的多种应用,为所有基本磨削循环、修整与在线测量营造了稳定的编程环境。除此之外,StuderWIN软件由于Micro-functions功能更加突出,这一功能通过对磨削与修整循环进行自由编程,优化了磨削过程。软件中包含的磨削工艺计算,修整优化,以及轮廓、螺纹与形状磨削的选项功能进一步提高了机床的功能。

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显著的改进

得益于过去数年中软件与控制系统持续不断的开发。S141的测量、接触感应、装卸与搬运系统可以与发那科控制系统相连,因此能够直接在用户界面内对这些系统进行操作。Wolfgang Labus解释说:“发那科给了我们机会可以完整地在机床控制系统中内置适应于加工监测和接触感应的在线测量和传感技术,自动平衡系统,保证了在不同系统中的标准化编和易用性。”发那科31i-B系统配备的15英寸触摸屏还对机器的直观操作与编程起到了促进作用。操作面板设计得易用、清晰并符合人体工学。为了更加容易地设定磨削流程,斯图特开发了一台适合磨削流程的手持操作设备,可以同发那科数控系统无缝工作。

S141还因其在所有轴上应用直线电机的先进驱动技术而拥有突出的表现。Wolfgang Labus提示道:“遗憾的是,直线电机并不是由发那科所提供的,如果所有的设备均来自同一家公司且由一组供应商安装在电柜中那自然是理想的。但这也说明了在特殊情况下,发那科有能力允许使用第三方产品并开发相应的技术参数以便所有驱动设备同控制器达到最佳匹配。”

S141的开发过程中,发那科尚未能提供适合的直线电机。但这一情况在近期内就可能改变,发那科负责斯图特的销售工程师Antoine Ferrari提到:“我们刚刚开发完成的LiS D1直线电机系列的占用空间大大缩小,因此拥有更高的性能密度。例如,新型的4500N型比之前的型号要缩小了50mm。”

 

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合作伙伴关系

由于多年的合作伙伴关系,斯图特公司内部已经掌握了许多发那科的专门知识。但是据Wolfgang Labus介绍,在如S141等新型号机床的开发过程中,瑞士发那科位于比尔的控制与驱动专家从一开始便参与进来。通常,驱动在讨论控制系统时需要被一同指定。产品工程设计主任认为:“我们得到了良好的支持,最近我们甚至借到了一套完整的控制系统以便能够在原型机生产之前在CNC上对数据接口和其他功能进行测试。”

这保证了所有的基本功能在产品开发的早期即得到同步应用。当新机床进入批量生产阶段时,通常需要进行调整,例如客户处理数据的接口。Wolfgang Labus进一步详细介绍道:“越来越多的客户希望知道工件可以在何时以什么样的质量被研磨。他们希望获得机床数据与测量结果,因此必须要求有适合的数据接口。这一要求将在未来会越来越重要。”

发那科已经对此做好了准备。在新一代3xi-B控制器中提供了将近12个数据接口,允许数控机床同多种外围设备进行通信。除了标准的Profibus之外,最近还提供了ProfiNET。此外,还支持FL-NetEtherNet/IP、高速以太网、Modbus和其他协议。

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高速PMC对外围设备的支持

新型3xi-B系列数控系统提供了多种优势,特别是针对外围设备来说,其高速PMC(集成式的PLC)的速度比之前的型号要快三倍。所提供的程序存储空间也增加了三倍。对于复杂的加工任务,31i-B中所提供的多大五个的PMC通道能提供极大的帮助,使独立的PMC程序能在最大速度下同时执行。

全新的总线技术提升了CNCPMC之间的数据交换速度,这一提升与高速PMC的处理器共同提高了输出能力。Antoine Ferrari指出发那科I/O-Link i比上一代更强大。其每个通道的I/O信号传输能力提高了两倍,因此现在的群组连接数从之前的16个提高到24个。这些改进也对安全集成功能产生了积极的影响,“双检安全”:现在通过一条I/O-Link i线缆就能同时传送安全信号。

I/O link i总线的使用还提供了新的诊断方法。通过“故障点检测”功能,用户可以确定DO是否短路。在CNC的屏幕上会显示出故障点,这样就极大地减少了诊断所需的时间。作为预防性维护的一部分,“绝缘退化检测功能”可以持续监测电机的绝缘等级情况。因此在故障发生前的早期就能检测到故障,并由维护人员进行更换。

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一致的节能性

作为节能的标志,斯图特的机床不仅标有德国机械设备制造业联合会(VDMA)的“蓝色能效”标志,还标有自身的“BluePlus”标志,该标志代表了六个降低机床能耗的综合性措施。Wolfgang Labus解释说:“我们获得这些改善主要是通过使用我们优化的软件以及冷却液供给与净化系统的优化设计。使用由发那科在控制与驱动技术领域推动的能耗优化电气部件也是BluePlus概念的一部分。”

在硬件方面,举例来说,通过采用最新的高性能电气元件,发那科在驱动方面的能源损失又能减少百分之十。用户在软件层面上,举例来说,能够使用“节能等级选择功能”来选择所希望节能等级。依据加工要求,用户可以自由地在全功率输出与最佳能耗之间进行选择,不过最佳能耗可能会导致加工速度变慢。

另外即将发布的S131S151机型亦装备发那科的31i-B数控系统。但是除此之外Wolfgang Labus还在关注发那科新的紧凑型0i-F数控系统:“它对我们多个低端型号系列来说是一个额外的选择,这些系列需要的轴数不多并且无需多路径功能。”

全球数控系统市场领袖发那科借在2014年国际金属加工展上首次发布0i-F的机会公布了其“高亲和性概念”。这表明了所有发那科的数控系统均是按照统一的标准制造的,且拥有类似的操作方式。这将促进机床设计、操作、维护与服务的模块化。

 

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瑞士顶级磨削质量

位于瑞士施特菲斯堡的弗立兹斯图特公司拥有约800名员工,其与德国公司肖特及米克罗莎一同属于联合磨削集团的内外圆磨技术集团。斯图特在精密内外圆磨床的开发与制造方面拥有超过百年的经验。斯图特共交付了约22,000套系统,被认为是在通用、外圆、内圆与非圆磨削方面的市场与技术领袖。产品范围不仅包含标准机床还包括中小型工件高精度媚外圆磨削方面的复杂系统解决方案。斯图特还提供软件、系统集成及多种服务。其客户包括来自机械、汽车、工具与模具工程、航空航天、气动/液压、电子/电气工程、医疗科技、钟表行业以及定制加工方面的公司。

发那科产品: 

FANUC FA STORY ︱FANUC CNC在新内圆磨床的应用

发那科31iB控制器

 
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