要 CNC 升級計畫助力發動機製造商延長 關鍵生產線生命週期 定制 方案簡化了軌道車輪軸的磨削

經典的高功率無心磨床的全面升級正助力領先的軌道車輪軸製造商大大簡化軸鍛件的精密磨削操作。該專案由 APeC Integration Services, Inc 進行管理,其中一個關鍵因素是對基於 NUM 強大的 Flexium 平臺的定制 CNC 控制系統進 行改造。

APeC 總部設於賓夕法尼亞州沃茨堡 , 是一家電氣系統集成商,致力於使用 現代化 PLC 和 CNC 系統來升級機床。 該公司成立於 1989 年,因説明客戶 實現機床壽命和性能的最大化而享有 盛譽。主要的改造服務包括升級伺服 和主軸馬達及驅動器、PLC 集成和定 制機床控制及完整的 CNC 更換。

該特定專案中使用的機床為高容量 Landis 無心磨床,其採用可修整的砂 輪及切入式磨削迴圈,在軌道車軸頸 上打造精密輪廓。磨削過程中,軸工 件和砂輪同向旋轉,這意味著兩個表 面在接觸點向相反方向移動,實行更 平滑的運行。一旦機床達到最高速度, 砂輪將進給或「切入」工件,並沿其 長度單點連續接觸。切入操作由以多 個進給速率進行磨削的伺服驅動軸進 行控制,並採用製程內測量儀表來監 控過渡點。採用帶鑲金剛石刀具的內 置自動化雙軸修整系統,在必要時修 整砂輪。

此為 APeC 第二次使用基於 NUM CNC 內核的控制系統來改善磨床的性能。 原有機床為液壓驅動,並配備追蹤型 砂輪修整系統。在 20 世紀 90 年代, APeC 對每台機床進行了全面的機械 和電氣升級,包括加裝現代化的 CNC 系統和製程內測量儀表。當時,公司 基於 NUM 的 Power 1060 進行升級, 該系統被視為市場上最靈活、最易操 作的 CNC 系統。

在忙碌的生產環境中提供 20 年的全 時服務後,機床需要進行新一輪的機 械和電氣升級。APeC 為機床升級提 供了支援,在此期間與運營商密切協 作,同時還萌生出很多創意,以簡化 機床的操作及提高生產率。升級計畫 為將這些創意付諸實踐提供了絕佳的 機會。

為了加速機床升級,最大限度地降低 對客戶生產進度的影響,APeC 構建 了三方發展合作夥伴關係。專案所 有的重大機械再設計、液壓、潤滑 和幾何重建方面由 EURO Machinery Specialists, Inc. —— 一家在高價值 金屬切削機床改裝和現代化領域擁有 45 年經驗的公司 —— 進行處理。在 控制方面,APeC 與 NUM USA 攜手開 發一款獨特、直觀的人機介面 (HMI)。 這使得操作人員能夠瞭解如何便捷快 速地使用機床 —— 即使他們並不熟 悉這類磨床。所帶來的客戶益處包括 提高了員工滿意度,減少了培訓需求 及提高了機床生產率。

據 APeC 的 Dave DeCoursey 透露:「專 案的一個關鍵目標是盡可能地簡化機 床操作。NUM 的開放式 Flexium CNC 平臺為我們提供了開發個性化、以任 務為導向的螢幕所需的控制靈活性和 HMI 定制設施。因此,現在的使用者 介面更符合人體工程學。大部分操 作,如偏置計算、校準、修整和自動 磨削迴圈啟動現可透過單個虛擬按鈕 執行,並且這些按鈕僅在適當的時候 顯示。」

每個機床升級方案均使用多個 NUM 產品, 包括 CNC 內核、觸控式螢 幕操作面板、伺服驅動器和馬達。 Flexium CNC 系統採用 EtherCat I/O 通 訊,便於 APeC 實現先進的切入深度 控制架構。之前用於機床操作的製程 內測量儀表被線性編碼器取代,促進 快速精確的深度控制,並在整個磨削 週期為操作人員提供即時回饋。主控 制螢幕設有兩個大型類比刻度盤,支 持數字顯示,從沿軸頸長度分佈的獨 立測量探針獲取輸入資料,便於操作 人員監控錐度公差。

APeC 為磨床升級而開發的針對特定 客戶和應用的 HMI 軟體以任務為導 向。其採用根據特定應用而定制的個 性化螢幕,設有明確的上下文功能, 説明防止人為錯誤。透過 Flexium CNC 控制器的擴展 NCK 訪問 (ENA) 設 施,每個定制 PLC 驅動視覺化得以直 接控制和監控 CNC 功能。此類控制方 法特別適用於自動化示教功能,如指 導操作人員完成機床啟動及自動迴圈 準備。

例如,啟動畫面最初僅顯示 CNC 系 統的狀態及一個「關閉」按鈕。一旦 CNC 系統顯示準備就緒,啟動畫面將 出現兩個附加按鈕:「主螢幕」和「手 動操作」。當操作人員觸摸所顯示的 按鈕,導致螢幕發生改變時,軟體相 應地自動改變 CNC 模式並選擇適用的 零件程式。該軟體將操作人員的可用 選項限制在當時適用範圍內,致力確 保一致和高效的機床使用。

帶擴展 NCK 訪問的此類控制方法的另 一大優勢是,可用於幫助操作人員將 刀具偏置和調整為零件程式尺寸。更 換砂輪或修整刀具時,操作人員可將 刀具手動定位在所需的輪面上,訪問 密碼保護螢幕,然後簡單地按下一個 按鈕。偏置透過 ENA 設施自動計算 並輸入修整程式。透過該設施,操作 人員還可輕鬆修改修整尺寸和清磨設 定點,只需將值上調或下調 —— 然 後這些將被輸入相應的零件程式。

伊利諾州納坡維爾市 NUM 公司總經 理 Steven Schilling 表示:「Flexium CNC 系統的開放式架構和高級功能 使工程公司能夠實現創新的機床控 制解決方案來改造或開發新的機床 專案。在此情況下,APeC 和 Euro Machinery Specialists 在 NUM 的支 持下,打造出 CNC 改造方案,為客戶 現有的生產設施注入更多價值。