A.三軸與五軸鑽攻加工中心機與機械人連線生產與智能化監測系統示範生產線

企業的需求與被需求

• 世界需求的快速變化

• 以客戶為中心的更大的產品變化和品質要求

• 生產效率與time-to-market的壓力

• 不斷增長的加工製程的複雜性

• 人類對地球的責任(economic, social, environmental)

企業的責任

• 設計與製造資源共享

• 建立綠地球

• 無汙染,無浪費,無破壞

• 永續經營與公平貿易

一台工具機一生的能源消耗有90%的能源用在驅動進給軸與主軸與冷卻與潤滑泵,改善的關鍵技術在於機台設計最適化與加工效率,智能工具機設計需同時考量加工精度、使用效能、人機安全、預知保養與物聯網等功能,本生產線將藉由一台3軸機與1台5軸機加上機械手臂連線、內建感測器與智能化信號分析與處理軟體來展示刀具尺寸量測加工補償、結構/主軸熱變形補償與加工製程策略優化等智能化智製業相關技術應用。生產線配置如圖16所示。三軸與五軸工具機規格如表4所示。

圖16 三軸與五軸工具機及機械手臂連線配置圖

表4 三軸與五軸鑽攻加工中心機規格

鑽攻加工中心機規格

MACHINE MODEL

Unit

TC-540-V3

TC-540-V5

Number of Axes

 

3

5

CAPACITY

 

Table Size

mm

650*400

F200

X-Axis Standard Table Travel

mm

500

500

Y-Axis Saddle Travel

mm

400

400

Z-Axis Head Travel

mm

300

300

A-Axis Head Travel Contouring Swivel

Deg.

---

-110~+110

C-Axis Contouring Table Rotation

Deg.

---

360

Throat Distance - Spindle to Column

mm

450

450

Spindle to Table Top

mm

150~ 480

220

Maximum Table Load with Linear Ball Ways

Kg

300

30

Machine Weight

Kg

2000

2100

Ball Screw Grade

---

C3

C3

Ball Screw Diameter: X, Y, Z

mm

25/28/25

25/28/25

Ball Screw Pitch: X, Y, Z Lead

mm

12/12/16

12/12/16

Linear Way Type and Size

mm

25/25/30

25/25/30

Optional Spindle RPM

rpm

24,000

24,000

Balancing Tooling Requirements

Grade

G1.0

G1.0

Tool Holder Type

 

BT30

BT30

Positioning Full Stroke- Without Scales X/Y/Z

mm

±0.003

±0.003

Repeatability Full Stroke- Without Scales X/Y/Z

mm

±0.002

±0.002

A/C Swivel

Indexing Accuracy

Deg.

---

0.005

Repeatability

Deg.

---

0.004

AUTOMATIC TOOL CHANGER

 

Standard Carousel ATC- Number of Pockets

 

16/21(OP.)

16/21(OP.)

Tool Change Time –Tool to Tool

Sec.

1.4

1.4

PERFORMANCE

 

Maximum Tool Diameter/ Length/ Weight

mm/mm/Kg

80/200/3

80/200/3

Rapid Traverse X/Y/Z- Standard Lead Ball Screws

mpm

36/36/48

36/36/48

Maximum Feed Rate- Parts Dependent

mpm

10/10/10

10/10/10

 

智能化監測系統(如圖17示意):

目的提供狀態與效能資訊於物聯網

• 連接ERP分配訂單製造資源需求

• 提供機器製程能力交換資訊以尋求新訂單與分包合作

• 機器狀態統計與分析,以預測設備的使用壽命與維護調度

• 對客戶提供更多的技術支援

圖17智能化監測系統

 

操作者可依任務選擇三大功能模組改善製程

 

PRECISION: 加工精度

• 刀具尺寸/工件尺寸量測加工補償

• 第4/5軸位置誤差補償

• 結構/主軸熱變形補償

• 旋轉搖擺 第4/5軸變形補償

• 主軸迴轉精度量測

• 加工製程策略優化

• 控制器運動參數優化控制

PROTECTION: 安全防護

• 切削製程之振動防護

• 切削顫振迴避

• 撞機緊急停止防護

• 主軸軸承振動狀態與使用壽命預測

• 主軸與刀把不平衡振動防護

• 刀具磨耗與破損防護

• 切削製程中電源品質防護

• 改善加工準確度和設備可靠度

• 分配資源需求及維護調度

• 預測設備的使用壽命

PRODUCTIVITY: 加工效能

• 加工製程策略優化

• 節能策略優化

• 機器狀態物聯網

 

圖18所示為加工精度模組功能示意圖,圖19為安全防護模組功能示意圖,圖20為加工效能模組功能示意圖。

 

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