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  3. SW Machines 溫控線性導軌
Schwabische Werkzeugmaschinen 的 BA W06 系列工具機。
Schwabische Werkzeugmaschinen 的 BA W06 系列工具機。
線性運動技術

熱穩定

Schwabische Werkzeugmaschinen (SW) 將高精度工件加工提升至新境界,節省空間與成本。如何實現?使用 Bosch Rexroth 的新 TCRS 溫度控制選項,該選項直接整合到線性導軌中,無需任何額外元件。

SW 的 BA W06 和 BA W08 是市場上速度最快的加工中心,能夠在極短時間內生產出高精度鋁合金部件,如飛機、汽車零部件和電池外殼。經驗證的設計原則,例如單體結構、箱中箱設計中的「三軸單元」,以及可在主加工時間進行並行裝卸的旋轉夾具載具,為實現最短循環時間奠定了基礎。藉助該設計,SW 能夠提升機台剛性,同時最大限度降低重量,並減少非生產性停機時間。

挑戰:高熱輸入,輕質

透過高動態線性馬達實現三軸快速定位。然而,這存在一個負面副作用:必須從機器中移除大量廢熱。 「高效的熱平衡對我們至關重要,因為採用箱中箱設計、具備薄壁焊接結構的重量優化三軸單元,僅能吸收少量熱量,」 SW 開發主管 Marcus Mixner 解釋道。 「若無溫度控制,線性馬達的動態功率輸出將迅速導致熱變形。」

解決方案:經由線性導軌散熱

為持續提升定位精度,SW 多年來持續致力於透過現有精密冷卻迴路來提升熱穩定性。 「我們將熱精確度視為精密加工的重要競爭優勢,」 Mixner 說。 「在完成進入工作空間的 Z 軸滑台初步測試與優化後,我們現正重點研究承載X軸與 Z 軸滑台的垂直主軸導軌的溫度控制。」

經濟實惠且不佔空間的解決方案,來自線性運動技術領域的長期合作夥伴 Bosch Rexroth:專利 熱補償導軌系統 (TCRS) 將溫度控制功能作為可選功能直接整合到選定的 滾柱或滾珠滑軌系統。原理簡單但有效:若選擇 TCRS 選項,導軌底部將配備兩條凹槽以容納標準管路,這些管路連接至機器的冷卻迴路系統。線性導軌的直接散熱特性使其能輕鬆補償熱效應,這意味著可降低製程中的尺寸波動,進而減少報廢率、節省材料並進一步縮短循環時間。

得益於成熟且開放的協作模式,我們成功將熱精度提升至前代機型的兩倍,從而樹立了國際新標竿。

Marcus Mixner

SW 開發主管

在設計與組裝方面具有高成本效益

若無溫度控制選項(該功能無需額外安裝空間),設計與安裝過程將複雜得多,因為需增設散熱鰭片等額外組件以實現散熱功能。由於 Bosch Rexroth 的整合解決方案僅需處理管路部分,且無需對機器底座進行任何改動,SW 得以在最低的建構與營運成本下實現熱補償功能。由於 TCRS 導軌與標準版本尺寸相同,因此額外的設計與組裝工作量極少。安裝流程一如既往地簡便,配備 Rexroth 特有的設計(例如可扣式蓋板條),更能進一步節省時間。

具有整合溫度控制功能的滾柱滑軌系統:特寫鏡頭呈現紅藍兩端相接的整合式管線,其旁放置著可進行線上產品選購的平板電腦。

具有整合溫度控制功能的 RSHP 滾柱滑軌系統:熱補償導軌系統 (TCRS) 透過嵌入式管路,將摩擦產生的熱量與線性馬達的散熱直接從線性導軌中導出。此經濟實惠的解決方案無需額外空間,能實現更精準、穩定且高效的生產。(圖像:Bosch Rexroth)

齒輪箱

最高精度:齒輪箱,於 SW BA W08 加工中心以熱穩定性製程生產。(圖像來源:SW)

極致精度

憑藉其精妙的熱管理技術,配備 Bosch Rexroth 溫控導軌的兩台加工中心可實現極高的精度,這正是眾多應用領域所必需的關鍵性能。無論工件與製程為何,整合式冷卻管線皆能將主軸安裝的滾柱滑軌系統所產生的散逸能量有效消散。得益於此穩定溫度水平,BA W06 與 BA W08 加工中心在主軸向實現了卓越的定位精度:精度 A(X/Y/Z軸)小於 0.006 毫米,並符合 ISO 230-2 標準:重複精度 R 小於 0.004 毫米。

更多優質零件,小批量生產

Marcus Mixner 也認為,加快優質零件生產速度能為客戶帶來重要效益: 「市場對小批量生產設備的需求日益增長。因此,我們必須將時間常數儘量縮短。」 熱穩定性對此至關重要。基於兩年收集的測量數據,SW 成功開發出一套複雜的冷卻水溫度控制系統,能有效消除高速運轉時產生的溫度峰值。這使得整個過程中都能將壞品率降至最低。 「自從 BA W06 與 BA W08 加工中心上市以來,我們從現場用戶那裡獲得的反饋都是積極正面的,」 Mixner 表示。

持續創新

憑藉 整合式溫度 控制解決方案,SW 再次展現其持續滿足市場變動需求的卓越能力。與 Bosch Rexroth 的合作在過去已對此發揮重要作用,其中一個例子便是 RSHP 滾柱滑軌系統的推出。其滑塊元件緩衝塊透過專利磨合區將滾動元件的力逐步傳遞至最大值,實現低脈動運動。結合新的 TCRS 導軌,SW 客戶將再次受益於品質與效能的提升。

Mixner認為,這款靈活的溫度控制選項仍蘊藏著巨大潛力: 「我們已經開始開發更多應用,」Mixner 表示。「我們同樣重視 Bosch Rexroth 在工具機與自動化領域提供的專業建議與技術專長。」 Mixner關注的重點之一,在於能否將第三項功能——測量——以空間中性的方式整合進導軌系統。Bosch Rexroth 為此提供了 IMS 整合測量系統。

「尤其是在當前市場形勢下,無論是技術還是經濟上,創新解決方案和 Bosch Rexroth 等經驗豐富的合作夥伴對於保持競爭力都至關重要。」 Mixner 說。 「得益於成熟且開放的協作模式,我們成功將熱精度提升至前代機型的兩倍,從而樹立了國際新標竿。」

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深入探索
Klaus Mandau



作者: Klaus Mandau

職能: 線性運動技術銷售人員,Bosch Rexroth AG Account Development Manager