施瓦本机床公司(Schwäbische Werkzeugmaschinen,SW)将高精度工件加工提升到新的水平,同时节省空间和成本。他们是如何实现的?采用博世力士乐全新的 TCRS 温度控制选项,该方案直接集成在线性导轨中,无需任何额外组件。
SW 的 BA W06 和 BA W08 是目前市场上速度最快的加工中心之一。它们能够在极短时间内高效加工高精度铝合金部件,例如飞机和车辆零部件以及电池壳体。整体式结构、框中框三轴单元以及可与主加工时间并行上下料的回转式夹具载体等成熟设计理念,为实现最短循环时间奠定了基础。这些设计使 SW 在保持质量最小的同时提升机床刚性,并减少非生产性停机时间。
三轴的快速定位由高动态直线电机实现。然而,这也带来一个负面影响:机床会产生大量废热,必须及时排出。 “高效的热平衡对我们至关重要,因为采用轻量化框中框设计的三轴单元,其薄壁焊接结构只能吸收很少的热量,” SW 开发负责人 Marcus Mixner 解释道,“如果没有温度控制,直线电机的动态功率输出会很快导致热变形。”
为了持续提升定位精度,SW 多年来一直致力于通过现有的精密冷却回路改善机床的热稳定性。 “我们将热精度视为高精度加工中的重要竞争优势,” Mixner 表示, “在对进入工作空间的 Z 轴滑座进行初步试验和优化之后,我们现在将重点放在垂直主轴导轨的温度控制上,该主轴承载 X 轴和 Z 轴滑座。”
为实现既经济又不占额外空间的解决方案,SW 长期的线性传动技术合作伙伴博世力士乐提供了关键方案:专利 热补偿导轨系统(TCRS) 将温度控制功能作为可选配置直接集成到所选的 滚柱或滚珠导轨导向系统。其原理简单而有效:如果选择了 TCRS 选项,导轨底侧会配备两条凹槽,用于放置标准管路,这些管路与机床的冷却回路相连。线性导轨的直接热量散发便于补偿热效应,从而减少加工过程中的尺寸波动和废品率,节约材料,并进一步缩短循环时间。
Marcus Mixner
SW 开发负责人
若没有温度控制选项(它无需额外安装空间),设计和安装将变得更加复杂,因为需要额外组件(如散热片)来进行冷却。而博世力士乐的集成解决方案则不同,除了管路外无需额外操作,机床床身也无需改动,因此 SW 能以最低的设计与运行成本实现热补偿。由于 TCRS 导轨与标准版本尺寸相同,额外的设计与装配工作非常少。安装同样简便,借助博世力士乐典型的卡扣式防护带,可节省额外时间。
RSHP 滚柱导轨导向系统(带集成温控功能):热补偿导轨系统(TCRS)通过内置管路,将摩擦和直线电机产生的多余热量直接从线性导轨中散发出去。这种经济的解决方案,无需额外空间,即可实现更加精密、稳定且高效的生产。(图:博世力士乐)
最大精度:在 SW BA W08 加工中心上加工的齿轮箱壳体,具有热稳定性。(图片来源:SW)
得益于巧妙的热管理,这两台配备博世力士乐温控导轨的加工中心能够实现极高的加工精度,满足众多应用领域的需求。无论工件类型或加工工艺如何,主轴上安装的滚柱导轨导向系统的多余热量都会通过集成冷却管路被有效散发。得益于这一稳定的温度水平,加工中心 BA W06 和 BA W08 在主轴方向实现了小于 0.006 mm 的卓越定位精度 A(X/Y/Z)以及小于 0.004 mm 的重复定位精度 R(依据 ISO 230-2 标准)。
Marcus Mixner 同样认为,更快生产合格零件对客户具有重要价值: “市场对小批量生产机床的需求日益增长。因此,我们必须尽可能缩短时间常数。” 热稳定性对此至关重要。基于两年的测量数据,SW 成功开发了一套复杂的冷却水温度控制系统,可在高速运行过程中“消除”产生的温度峰值。这使得整个加工过程中废品率降至最低。 “自 BA W06 和 BA W08 加工中心上市以来,我们从现场收到的反馈一直非常正面。” Mixner 表示。
通过 集成温控 解决方案,SW 再次展示了其持续满足不断变化的市场需求的能力。在这方面,与博世力士乐的合作在过去就曾发挥重要作用,例如 RSHP 滚柱导轨导向系统的使用。其滑块通过专利的入口区,将滚动元件渐进加载至最大力,从而实现低脉动运动。结合全新的 TCRS 导轨,SW 客户将再次受益于品质和性能的提升。
对 Mixner 来说,这一灵活的温控选项仍有很大的潜力。 “我们正着手开发更多应用,”Mixner 透露,“我们同样重视博世力士乐在机床和自动化领域提供的专业咨询与丰富经验。” 此外,Mixner 还对将第三项功能——测量——以不占额外空间的方式集成到导轨中表现出浓厚兴趣。博世力士乐为此提供了 IMS 集成测量系统。
“尤其在当前的市场环境下,像博世力士乐这样经验丰富的合作伙伴,以及创新解决方案,对于保持技术和经济上的竞争力至关重要,” Mixner 表示, “得益于成熟而开放的合作模式,我们成功将热精度较上一代机型提升了一倍,从而在国际上树立了新的标准。”
小型、低成本、高速,还是高精度?带集成测量功能,还是带温控功能?立即为您的应用找到合适的解决方案!