■羅德斯台灣
德國Zahoransky Automation & Molds集團的成功案例
位於德國弗賴堡的Zahoransky Automation & Molds GmbH是Zahoransky集團的一員,擁有190名員工,主要生產牙刷、睫毛膏塗抹器或醫療用針筒的包覆射出提供模具。
在彩妝美容與醫療保健領域,這一類產品對於美學的要求更甚於其他的產品種類,必須滿足多方面的需求,例如設計、顏色、表面品質或外觀和手感。為了有效率地製造高品質模具,Zahoransky Automation & Molds GmbH採用Röders高速銑削中心來幫助他們達成客戶的要求。
生產這些模具的挑戰性極高。以睫毛刷為例,通常需要連續注射多個塑膠組件才能完成生產。相應的模具通常比較龐大,內含數十個相同的模具入子。模具的挑戰不僅來自於對每個模穴本身精度的要求,也來自於各個模具入子的位置公差。此外,每個模穴中連續注射的塑膠組件必須精確符合所需的外型輪廓,同時模穴與模穴之間的3D曲面分界面也必須非常精準,避免在更換模具入子時,形成凸起的情況。
瑕疵零容忍
「我們的模具大多是一次到位,所以我們經常被客戶的要求推到極限,」Waizmann先生表示。「簡單」的任務已成為過去,沒有失敗或試驗的空間。先進的模具最多有48個模穴,客戶期望它們可以無任何限制地使用,並具有最高生產效率。此外,在發生問題時,可以輕鬆替換單個模具入子,無需進行任何修改。這需要豐富的經驗,因為不僅涉及模具本身的製造,還涉及整個生產過程。例如,在多種不同產品的情況下,必須準確了解不同塑膠件的材料特性。否則,第一輪射出的組件在轉換到下一個生產步驟時即可能產生變形。此外,客戶對於生產效率的要求非常高,有時候必須在不到一秒的時間內完成成品提取。同時,製造過程必須能夠精準掌握且產品必須滿足最高的美學和觸感要求。
重切削高速加工
「考慮到我們生產的模具數量眾多,所以各部門的分工很清楚,」Waizmann先生解釋道。他的部門會提供預加工的模具入子毛坯,其外輪廓在硬化前加工,然後進行硬化,最後精確進行磨削以適配模座。接著,從已經硬化到48-52 HRC的大型熱作鋼塊中雕刻出輪廓定義區域,例如分模面和模穴。這工作部分經由放電加工(EDM)完成,部分使用Röders五軸銑床RXP 601 DSH完成。「如今,我們盡可能採用硬铣削,因為它有助於我們降低製造成本,同時缩短生產週期,」Waizmann先生補充道。加工使用直徑0.2到10mm的硬質合金刀具,這些刀具和工件由Röders RCM自動化系統來執行。
配置Röders RCM的優勢在於,所有工件都來自於單一來源。CAM部門還可以到Röders RCM作業管理資料庫使用內建的工具類型,甚至可以直接從CAM工作站創建新類型。這也簡化了操作員的工作。RCM自動化解決方案的另一個優點是具可擴充性的模組,亦可整合量測系統或清洗裝置等。因此可以隨著部門的需求而「有機地」增長。「該部門已為未來做好了充分準備。」Waizmann先生確認道。另一台Röders RXP 500 DS五軸設備,配置RC2自動化系統——主要負責生產所需的石墨或銅電極。
卓越的加工精度
「大型且帶有眾多模具入子的多組件射出模具對於精度要求是非常嚴苛的,」Waizmann先生表示。從在模座中的位置到分模面的3D路徑,必須完全精準,即使極微小的偏差也會造成產品的瑕疵。
我們客戶只允許個別塑膠零件的最大公差為0.02mm,但整體模具尺寸卻可能達到750 x 1,000mm。由於射出壓力高,模具分模面的公差必須小於10μm,也就是公差為±5μm。此外,在拋光過程中造成的公差也必須同時考慮在內。因此,加工過程不斷在「μm邊緣」上努力。我們的加工廠房完全空調化,並且零點夾持系統產生的公差補償的參考點直接由整合於機上的自動量測探針進行量測。銑床上實現的形狀精度由作業管理員量測並記錄。週期性校驗是經由量測標準件進行比對,該標準件也在量測機進行外部量測驗證。
Röders機器即使在多年的重負荷和五軸模式下運作,也能可靠地實現穩定的精度。其中一個重要因素是所有軸向皆配置直驅系統,這些驅動器由於沒有磨擦,因此提供最高的加工精度和幾乎無限的使用壽命。此外,機器還配備了對所有關鍵零件(包括驅動器)進行內部溫度控制的先進系統,以及其他提高精度的配置。
PC-Based可更新與升級的控制系統
Waizmann先生表示:「Röders系統眾多傑出特點之一就是它們的控制系統,不但提供比傳統控制器更強的性能和易用性。同時,即使設備購置的年份不同,較早版本的控制系統仍然可以升級到最新的版本,使Röders的所有設備都保持在相同版本的控制系統下運作。例如在新購的RXP 601 DSH時,較早購置的RXP 500 DS控制系統也能很簡單地升級到相同的新版本。由於控制系統持續進步發展,經由版本的更新使加工時間更短,表面質量更高,或者使操作更加簡單且功能更加廣泛。操作介面也是基於Windows的概念,機器操作員學習起來非常容易與快速。同樣地,學習使用Röders作業管理器RMS Main,包括其與CAM系統和工具管理的整合,也非常容易。」
可信賴的服務
「對我們而言,準時交付模具和生產設備是必須的,」Waizmann先生說道。由於大型射出模具的基本生產時間為8-12周,機器的可用性及可靠性、廠商售後服務反應時間和效率,都是非常重要的因素。自從第一台Röders交機後的十一年以來,Röders致力於客戶利益的前提下將服務成本保持在合理水平。Röders提供免費的遠端維護服務。此外,如果需要Röders服務技師到場時,他們都能迅速趕到現場。這對於我們來說是一個重要的戰略性考量。「如果在停機的情況下無法確定服務人員到場的具體日期,即使擁有最快最準的機器,對我們來說也沒有任何幫助。在我們討論新的設備投資時,無法保證這一點的製造商將不在我們的考慮名單,」Waizmann先生補充說明。
Röders RXP 601 DSH
Röders的高速五軸銑床RXP 601 DSH可以滿足客戶最嚴格的精度和高速切削性能要求,即使加工硬脆材料時也是如此。Röders全系列且全軸向配置直驅系統,搭配自行研發32 kHz控制系統,同時在所有軸向上配置高精度光學尺。由於其準確性和動態性,這個設備也可以用於坐標研磨。此外,Z軸配置獨家專利的無摩擦真空平衡裝置,以避免Z軸運作造成的反轉加工痕跡。
同時,為確保溫度不會影響精度,Röders全系列配置精密的溫度管理系統,將溫度控制在±0.1 K的精確度內。Röders另一個特點是配製獨家開發專有的PC-based控制系統,能精確配合HSC高精度銑削或坐標研磨的要求。目前最新版本RACECUT,大幅減少加工時間。
Röders自動化系統
Röders同時也提供自動化解決方案,可以處理僅幾公斤的小零件到重達1,500公斤的工件。Röders的自動化解決方案能與相同製造商的設備進行串接,也可以與不同製造商的系統整合。