先进的 CNC 系统助力美国机床制造商扩大竞争优势

NUM 所提供的先进 CNC 系统通过使用最先进的机床控制软件,助力美国机床制造商 Bourn & Koch, Inc. 扩大其竞 争优势。继推出一个非常成功的项目,将强大的 7 轴卧式滚齿机控制转移到 NUM Flexium CNC 平台上后,该公司正 在标准化该控制技术,以便实现广泛的齿轮生产机床应用。

Bourn & Koch 选择将 25H - 400H 系列 II 滚齿机升级到 NUM Flexium CNC,从 400H 开始。这款机床的速度和功率意味着 它可以取代多达七款老式齿轮生产机床,成为加工大型精密 部件,如大齿轮和齿轮组、蜗杆、轴、花键和小齿轮的企业 的理想之选。400H 可承载直径达 400 mm(16 英寸)的工 件,标配轴向行程能力为 1,168 mm(46 英寸),并且可定制 用于生产更长的零件。客户通常为生产适用于国防和航空航 天、石油 / 天然气钻井、采矿、重型机械和发电等行业的机械 力传动部件的原始制造商和分包商。

Bourn & Koch 已与 NUM 公司建立逾 25 年的合作关系,目 前在很多插齿、滚齿和磨削机床以及各种金属切削机床中 广泛采用 NUM 的 CNC 系统,并且实施了大量的 CNC 升级和 机床改造项目。两家公司及其客户均受益于这一合作关系。 Bourn & Koch 众多客户将联合开发的对话式软件作为影响机 床采购决策的一个因素。

400H 滚齿机所配备的 HMI(人机界面)通过结合场景对话 和强大的图形,充分利用了软件功能,这意味着机床操作人 员无需使用或甚至无需熟悉 ISO 语言。如要生产一个零件, 操作人员仅需通过简单的填充式菜单输入机床设置信息,如 切削速度、工件和刀具几何,而图形图像将提供清晰明确的 滚刀刀具和相应的齿轮零件视图。在创建适用于特殊零件的 机床控制程序时,涉及到的所有计算均完全自动化地处理。

因此 Bourn & Koch 理所当然地决定将 其设计转移至 NUM Flexium CNC 平台。 Bourn & Koch 总裁 Tim Helle 解释道 : “我们为客户提供 CNC 选择权 —— NUM 为我们大多数滚齿机的标配 —— 并且 我们奉行使用最新技术,以最大限度地 提高机床性能和成本效益的政策。此外, 该方法逐步简化了机床的操作,减少了 培训需求,并且意味着备件都是现成的, 从而确保了机床的正常运行时间,降低 了客户支持成本。”

对 Bourn & Koch 来说,转移至 NUM Flexium CNC 还具备技术优势 ;系统更 为迅速的程序段处理和循环更新能力为 减少机床的循环时间,并进一步提高其 精度提供了机会。

Flexium 还拥有更多的主板 NC 内存,一 套更广泛、更统一的 PLC 软件开发工具, 并为 OEM 厂商提供了更多自由度来创建 针对特定应用的 HMI。这种额外的控制 和 HMI 定制灵活性使 Bourn & Koch 能 够提高滚齿机操作的各个方面。

当最新 400H 系列 II 滚齿机配备 NUM CNC 时,整个机床均基于 NUM 运动控 制技术,唯一例外的是(C 轴)工件 主轴电机,即以 110 RPM 产生 560 Nm 转矩的特殊液冷直接驱动装置。除了 Flexium 68 NCK(数控内核)—— NUM 产品系列中最强大的型号且能够控制多 达 32 个完全插补轴或主轴 —— 及相关 PLC,NUM 还提供机床上使用的所有 I/O、 驱动器和伺服电机。

Tim Helle 透露 :“NUM 公司为我们提 供了技术支持,协助我们从 Axium 过 渡至 Flexium CNC 系统,我们已开始在 我们的滚齿机系列中广泛使用该 CNC 平 台。从长远来看,我们计划将 NUM 的 Flexium CNC 技术整合至所有的新型滚 齿机中。”

滚齿机的所有七个轴,包括工件主轴电 机均由 Flexium 68 CNC 和 NUMDrive C 伺服驱动器控制。径向 (X) 和轴向 (Z) 进 给轴、滚刀架偏移 (Y)、滚刀架旋转 (A) 和尾架 (W) 轴均可编程,由 NUM BPH 系列中等惯量伺服电机进行驱动。尾架 伺服所施加的驱动力可在机床加工循 环中在线更改,以适应部件的质量变 化并防止出现导程误差。滚刀主轴(B 轴)由配备高分辨率多圈编码器的异 步 NUM AMS 电机进行驱动,编码器由 NUMDrive C 伺服驱动器控制 ;另外还配 备一个 NUMDrive C 模块来控制机床的 直接驱动工件主轴电机。

为了简化和便于操作,400H 滚齿机配 备了 NUM FS152i 操作面板和键盘,通过 符合人体工程学的摆臂安装于机床的外 表面。操作面板将 15 英寸的触摸屏与运 行 Windows Embedded 操作系统、配备 固态硬盘和双核处理器的集成工业化 PC 相结合,以提供一个快速、灵敏的 HMI。 还可使用通过电缆连接的便携式手轮 来远程控制各种机床功能,例如 Jog+/ Jog-、所选轴的速度倍率及紧急停止。

400H 机床利用 NUM 广受欢迎的滚齿解 决方案 NUMgear 的四轴电子变速箱功 能,助力加速复杂齿轮零件的生产。结 合内置高速同步功能,使轴向和径向进 给轴和滚刀架偏移轴与工件主轴建立联 动。电子变速箱的使用完全自动化 ;机 床操作人员仅需输入基本的齿轮制造数 据,例如齿数、滚刀头数、齿轮模数 —— 400H 可处理 6.4 的齿轮模数 —— 及需 定义的螺旋角,并激活相应的电子齿轮 功能。

NUM 系统尤其注重刀具磨损管理。通过 软件持续监控滚刀的使用状况,并采用 预编程切向滚刀窜刀程序,以确保在齿 轮生成过程中高效切削刃始终啮合 ;整 个过程完全自动化 —— 甚至可在机床 加工循环中激活 —— 当需要检查或更 换滚刀时操作人员会收到提示。未损坏 的滚刀在报废前可反复重磨或重涂,这 有助于将刀具成本降到最低。滚刀架在 整个窜刀过程中保持同步,最大限度地 减少脱离 / 再次啮合时间并防止刀具或 工件损坏。

Bourn & Koch 还利用该软件的非接触式 自动齿轮对齐功能来提高 400H 的产量 —— 通过预先将工件齿自动同步至滚刀 的切削刃。这主要用于被重新切削的齿 轮或用于热处理后斜齿轮或直齿轮的重 新滚齿(或剐齿),以减少失真误差。

位于伊利诺斯州 Naperville 的 NUM 公 司总经理 Steven Schilling 指出:“Bourn & Koch 是我们最尊贵的客户之一,也是 一个关键业务合作伙伴。其大量的客户 群体使用配备 NUM CNC 系统的机床,其 中很多将易操作性作为区分机床的主要 条件。该公司决定采用 Flexium 作为以 NUM 为基础的所有产品的 CNC 平台,这 对我们来说无论是从技术和商业上都是 一个巨大的荣誉。我们目前正致力于提 高为其设计、机床调试和客户支持团队 所提供的深入产品培训水平,以便为这 一举措提供支持。”