在2018年AMB的展會上，STAMA公司推出了其全新的、可用于6面加工的MT 733銑車復(fù)合加工中心。創(chuàng)新的模塊化MT平臺帶有四款模塊，在穩(wěn)定性和精度方面都樹立了新的標(biāo)準(zhǔn)，其中威騰斯坦的Galaxie? 驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用于B軸上，以其優(yōu)越的剛度、零背隙和出色的定位精度做出了決定性的貢獻(xiàn)。至此，雙方進(jìn)一步發(fā)展成為了技術(shù)合作伙伴關(guān)系 — 在過去的一年里，威騰斯坦一直在為STAMA制造的MT 733 two提供零部件。

是否存在這樣的一臺加工中心? 它可以將一個極高精度的軸類工件從鍛件到成品僅通過一次裝夾就能夠完成6個面的加工，在該軸上的一部分帶有螺紋，一些孔和異形的輪廓。并且整個的過程鏈?zhǔn)欠衲軌蚣鎮(zhèn)滟|(zhì)量和效率的最佳水準(zhǔn)？在2016年初，負(fù)責(zé)威騰斯坦集團(tuán)全球生產(chǎn)技術(shù)的Lars Aldinger博士就仔細(xì)研究了這些問題。與此同時，位于德國西南部小鎮(zhèn)Schlierbach的STAMA機(jī)械制造工廠內(nèi)，工程設(shè)計和開發(fā)經(jīng)理Frank Müller博士正面臨著一項挑戰(zhàn)，他需要找到一款精確可控的驅(qū)動解決方案，能提供最小的背隙、最高的剛度和扭矩以及高度緊湊的結(jié)構(gòu)，以應(yīng)用于MT733銑車復(fù)合中心的B軸上。Müller回憶道：“能達(dá)到性能要求的直驅(qū)系統(tǒng)都無法滿足空間要求。預(yù)加載的螺桿驅(qū)動器也不適用于定位軸，因為其精度在使用中會下降，而且背隙也會變得越來越大。更重要的是，設(shè)計原則不允許同時加工。”唯一能滿足STAMA所有需求的驅(qū)動解決方案就是Galaxie? 驅(qū)動系統(tǒng)。如果可以將其集成到新型的MT 733中，Galaxie? 將為以高穩(wěn)定性和高精度為特征的完整加工的整體概念增加影響深遠(yuǎn)的價值，特別是在高性能的五軸同步加工過程中，或準(zhǔn)確地說，在精確將零件從夾緊位置1轉(zhuǎn)移到位置2的精密操作中。在此關(guān)鍵操作過程中，該解決方案可以滿足小于百分之一毫米的高精度要求，威騰斯坦的生產(chǎn)技術(shù)人員為銑車復(fù)合加工中心的精密驅(qū)動方案提供技術(shù)支持。因此，兩家公司決定進(jìn)行技術(shù)項目合作，在威騰斯坦生產(chǎn)車間里使用MT 733 原型機(jī)來實現(xiàn)。

STAMA提供全套完整的一站式加工

幾十年來，STAMA一直是多軸銑車復(fù)合加工中心的先驅(qū)者和技術(shù)推動者。STAMA董事總經(jīng)理Crispin Taylor表示：“我們已經(jīng)為許多不同行業(yè)的客戶提供了500多個成功和創(chuàng)新的加工解決方案，使用5軸銑車復(fù)合加工中心對棒料或盤類進(jìn)行6面完整加工。新型高性能的材料、更復(fù)雜的加工工藝和對更大功率密度的需求，這就意味著要求更穩(wěn)定和更靈活的機(jī)器。我們新型的MT 733系列正符合了高動態(tài)，高穩(wěn)定性和高精度的要求，是真正意義上技術(shù)趨勢的引領(lǐng)者?！?Frank Müller描述了該解決方案的主要特點：“我們的答案在于轉(zhuǎn)向更穩(wěn)定的固定龍門結(jié)構(gòu)設(shè)計概念——該結(jié)構(gòu)與動柱式結(jié)構(gòu)相比，杠桿更短——以及立式銑削主軸，在相應(yīng)的工件裝夾空間內(nèi)得到明顯更高的銑削性能。在STAMA，我們可以實現(xiàn)圍繞B軸旋轉(zhuǎn)一個短的棒類工件——例如，為了鉆斜孔或同時進(jìn)行5軸加工——因此該軸的設(shè)計處于最前沿?！?/p>

高功率密度可實現(xiàn)更緊湊的機(jī)械設(shè)計

因此，他們需要一個零背隙和能達(dá)到超強(qiáng)剛度的驅(qū)動系統(tǒng)，以便在機(jī)器的整個使用壽命內(nèi)保持所需的定位精度，另外一個必備的條件是高功率密度。設(shè)計緊湊的驅(qū)動系統(tǒng)更容易裝入工作空間內(nèi)，而且X軸上的旋轉(zhuǎn)主軸能夠更緊密地移動。其優(yōu)勢在于，無論工件有多短，在加工2 - 6面時，都能可靠、精確地從夾緊位置1傳輸?shù)轿恢?。四臺MT 733型號的B軸上，安裝的Galaxie? 驅(qū)動系統(tǒng)可達(dá)到高功率密度，這意味著STAMA可以為MT系列做出更緊湊的設(shè)計，在相同的空間內(nèi)獲得更大的功率?？蛻艨傻玫礁叩姆€(wěn)定性和高精度，這是完整加工實現(xiàn)靈活性和高生產(chǎn)率的必要條件。

MT 733 two樣機(jī)認(rèn)證了Galaxie? 的高性能

Galaxie? 驅(qū)動系統(tǒng)作為一個單獨的齒輪箱類別，在研發(fā)和學(xué)術(shù)界廣受好評。它在零背隙、同步精度、剛度、扭矩密度和過載能力等方面的卓越性能已在包括STAMA在內(nèi)的眾多工業(yè)應(yīng)用中得到證實。零背隙、極高的扭轉(zhuǎn)剛度和重復(fù)定位精度保證了加工過程中通過B軸旋轉(zhuǎn)的工件的精確定位。由STAMA和威騰斯坦與西門子共同開發(fā)的用于控制端集成的特定機(jī)器控制算法，適用于Galaxie? 驅(qū)動系統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動，并集成到西門子線性控制解決方案。“這是一個鼓舞人心的決策，在未來開發(fā)新系列產(chǎn)品，并圍繞其設(shè)計新機(jī)器平臺的工作空間時，可以將Galaxie? 驅(qū)動系統(tǒng)的獨特性能考慮其中”，Taylor說道，“在我們?nèi)碌?33系列加工中心上，Galaxie? 驅(qū)動系統(tǒng)的性能超出了所有預(yù)期?！睒?biāo)準(zhǔn)球體測試可以證明其質(zhì)量。這臺機(jī)器并不是簡單地按照常規(guī)的方式在X和Z軸方向上的聯(lián)動而等到的球體測量數(shù)據(jù)，它是X、Y和B三軸聯(lián)動的結(jié)果，而且，B軸在旋轉(zhuǎn)時需要跨域Galaxie? 驅(qū)動系統(tǒng)的零點。Müller解釋說：“即使是驅(qū)動器中最小的背隙，也足以在球體上產(chǎn)生可測量的加工誤差，這種誤差非常的大并清晰可見，以至足以可以感覺到它的存在?！盙alaxie? 的高剛度和零背隙，再加上專門為驅(qū)動系統(tǒng)開發(fā)的優(yōu)化控制算法，在與通過傳統(tǒng)的兩軸插補(bǔ)的加工效果相比較時，其加工工件的輪廓精度和表面粗糙度方面都異乎尋常地明顯。

齒輪箱的動力學(xué)通過了耐力測試

威騰斯坦在研發(fā)Galaxie? 時，引入了對數(shù)螺旋線的數(shù)學(xué)函數(shù)，并將其作為一個全新的設(shè)計基本原理。與其他類型的齒輪箱相比，完全免去了剛性齒輪，取而代之的是將每一個柱齒作為獨立和動態(tài)的個體，以多邊形作為輸入，在滾針軸承和滑靴的支撐下，以齒圈內(nèi)齒作為導(dǎo)向，參與到了力矩的傳輸中。除了之前提到過的前所未有的零背隙、扭轉(zhuǎn)剛度、扭矩密度和精確的同步偏差精度等自由度之外，這樣獨到的運(yùn)動學(xué)原理同時還使驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)所有的柱齒和齒圈之間易于形成油膜，進(jìn)而形成動態(tài)沖油式的面接觸，因此將機(jī)械磨損和損耗降至最低。Müller證實:“我們的測試表明，在MT 733的正常使用壽命內(nèi)，Galaxie? 驅(qū)動系統(tǒng)沒有顯著磨損和定位誤差?！边@是由內(nèi)部進(jìn)行的耐力測試所得出的結(jié)論，在測試中驅(qū)動系統(tǒng)以最大靜態(tài)力矩繞水平軸旋轉(zhuǎn)±30°，大約進(jìn)行400萬次測試。驅(qū)動系統(tǒng)每50萬次檢查一次，僅在遲滯曲線里找到一個幾乎無法測量的微小變化——而甚至在速度扭矩零點交變時，也始終保持了零背隙——也沒有磨損的跡象。

互相圓滿

MT 733系列采用Galaxie? 來驅(qū)動B軸，具有高的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性、卓越的精度和良好的動力學(xué)性能。換句話說，Galaxie? 驅(qū)動系統(tǒng)為開發(fā)銑車復(fù)合加工中心系列鋪平了道路，威騰斯坦可以在此基礎(chǔ)上為其高端行星齒輪箱，以及Galaxie? 驅(qū)動系統(tǒng)本身制造精密部件。作為STAMA的客戶，威騰斯坦也從中獲益。一年多以前開始，傳統(tǒng)上難以切割的輸出軸已經(jīng)在MT 733  two機(jī)型上完成了從毛坯到成品的全部加工。制造精度——以制造公差和基準(zhǔn)尺寸來說——滿足了威騰斯坦的嚴(yán)格要求，可重復(fù)性小于百分之一毫米。除了高質(zhì)量，Aldinger博士還實現(xiàn)了重大工藝改進(jìn)的目標(biāo):“得益于完整的加工過程，我們已經(jīng)能夠減少40%的主要時間。所有期望的機(jī)器改進(jìn)都已實現(xiàn)：更短的生產(chǎn)時間，更低的內(nèi)部運(yùn)輸和存儲成本，簡化安裝和校準(zhǔn)，減少了半成品庫存，最重要的是提高了工藝的可靠性。”

為工業(yè)4.0所準(zhǔn)備

STAMA使用的Galaxie? 驅(qū)動系統(tǒng)配備了智能傳感器，因此可以滿足網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器的智能控制和監(jiān)測的需求。STAMA使用了CHIRON集團(tuán)的Smartline軟件系列對機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)、單個組件和加工過程進(jìn)行數(shù)字化分析——例如，用 ConditionLine監(jiān)測線性軸。通過這種方式，可以實現(xiàn)對驅(qū)動器和伺服軸的摩擦負(fù)載狀況、背隙或滯后等參數(shù)進(jìn)行終身監(jiān)測，并且這些信息可用于狀態(tài)監(jiān)測或其他應(yīng)用。這些能力是STAMA和威騰斯坦在長期合作的框架下分析并實施的。得益于這些分析的能力，STAMA可以在未來為其客戶提供更高的可靠性，并幫助他們開發(fā)MT 733的全部加工潛力。與此同時，威騰斯坦也可以了解更多關(guān)于Galaxie? 驅(qū)動系統(tǒng)在高端機(jī)器中的運(yùn)行，并將這些知識應(yīng)用于未來的下一代驅(qū)動產(chǎn)品。

STAMA 和威騰斯坦，Galaxie? 和 MT 733 -- 兩家開拓先鋒，完美科技合作，締造超前成就。