Высокоскоростной 5-осевой станок GF Machining — Mikron HSM 400U для обработки сложных деталей с исключительной точностью и чистотой поверхности.
Mikron HSM 400U разработан для предприятий которые хотят обрабатывать пресс-формы, импланты или авиационные лопатки без ручной доводки. Швейцарская компания GF Machining Solutions присутствует на рынке металлообработки с 1864 года, сегодня она выпускает более 3500 станков в год, а линейка HSM прошла уже четыре технологические итерации. За это время конструкторы довели динамику, термостабильность и интерфейс управления до уровня при котором пятиосевой центр можно смело оставлять работать ночью без оператора.
Любой инженер сначала смотрит на технический паспорт поэтому соберём основные цифры в одном месте однако предварительно напомним что все ниже приведённые данные получены из официального каталога 2023 года и отзывов пользователей на форумах Practical Machinist и CNCzone.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Перемещение X / Y / Z | 400 × 240 × 360 мм |
| Поворот по оси B | –120° … +30° |
| Поворот по оси C | 360° бесконечный |
| Быстрая подача | 60 м/мин |
| Шпиндель | 42 000 об/мин, 12 кВт, HSK-E40 |
| Ёмкость магазина | 30 / 68 инструментов |
| Точность позиционирования | ±0,002 мм |
| Масса станка | 6500 кг |
В таблице видно что машина изначально ориентирована на высокую динамику и микронную точность, чего трудно добиться без грамотной механики.
Корпус отлит из полимербетона MineralCast, его внутренние демпфирующие свойства на 6-8 дБ превосходят классический чугун. Это подтверждается отчётом Fachhochschule St. Gallen где сравнивали равные по массе стенды. Вибрации гаснут быстрее значит инструмент остаётся в контакте с заготовкой без отскока и поверхность выходит матовой уже после черновой проходки.
Сердце машины — моторшпиндель Step-Tec с керамическими подшипниками GRW. Крутящий момент 9 Н·м доступен с 1000 до 20 000 об/мин а на максимальных 42 000 об/мин обеспечивается мощность 12 кВт. Важная особенность — жидкостное охлаждение корпуса и статорных обмоток, температуру держат в коридоре ±0,3 °C поэтому линейные размеры детали не «уплывают» даже после восьми часов непрерывной расточки электроэрозионных графитовых электродов.
B-ось выполнена как массивный наклонный стол что снижает вылет детали, С-ось располагается концентрично поэтому центр поворота совпадает с центром детали и не требует сложной постпроцессорной компенсации. Директ-драйв моторы дают 200 об/мин на C и 100 об/мин на B чем объясняется высокая производительность во время 5-осевой контурной обработки лопаток турбин.
Рабочая зона спроектирована так чтобы оператор легко подводил крюк крана. Зазор между шпинделем и столом в крайнем верхнем положении равен 560 мм, этого достаточно чтобы установить пресс-форму весом до 100 кг вместе с высокоточными прижимами.
Инженеры GF применяют схемы «SmartMachine» где датчики температуры и линейные измерительные линейки Heidenhain LC183 образуют замкнутый контур. Когда чугунная дверь кабины нагревается от окружающего воздуха на 5 °C система перераспределяет поток охлаждающей жидкости компенсируя тепловой дрейф без участия оператора. На независимых замерах лаборатории PTB при фрезеровании стали 1.2343 на глубину 32 мм отклонение по оси Z не превысило 1,8 мкм.
Завод предлагает два варианта карусельного магазина — 30 позиций для прототипирования и 68 позиций для серийной обработки. Перекладчик меняет инструмент за 2,4 сек что позволяет использовать фрезы диаметром 0,2 мм не опасаясь потери времени на частые смены.
С тыльной стороны корпуса оставлено технологическое окно к которому подводят шестосевые роботы Fanuc или Stäubli. В базовом ЧПУ Heidenhain TNC 640 уже активирован интерфейс EROWA JMS что избавляет программиста от написания скриптов, паллет передаёт станку данные о заготовке а станок возвращает роботу статус «готов» после цикла измерения длины инструмента.
Для выбора станка мало знать паспорт желательно понимать как модель ведёт себя на фоне ближайших альтернатив. Ниже приведена сжатая аналитика основанная на ценах 2024 года и тестовых резах производителей.
| Критерий | Mikron HSM 400U | DMG MORI DMU 50 | Haas UMC-500 | Hermle C22U |
|---|---|---|---|---|
| Макс. обороты шпинделя | 42 000 | 20 000 | 15 000 | 30 000 |
| Быстрая подача, м/мин | 60 | 42 | 36 | 35 |
| Магазин макс., поз. | 68 | 120 | 40 | 65 |
| Позиционирование, мм | ±0,002 | ±0,005 | ±0,010 | ±0,003 |
| Средняя цена, € | 420 000 | 310 000 | 240 000 | 490 000 |
Из таблицы видно что по частоте шпинделя и динамике GF лидирует, уступая DMG MORI только по вместимости магазина а Hermle по жёсткости на тяжёлых режимах. Если ключевой критерий — чистовой финиш алюминиевых форм или графитовых электродов Mikron выигрывает, если требуются силовые режимы резания титана толщиной 150 мм логичнее смотреть в сторону Hermle.
По отзывам швейцарского производителя расход электроэнергии на холостом ходу составляет 6,5 кВт, под полной нагрузкой — 18 кВт. За счёт закрытого контура охлаждения потребление не зависит от температуры цеха. Средний срок службы шпинделя до планового капремонта 12 000 часов, замена картриджа обходится в 8900 €, у DMU 50 — 10 700 €, у Haas UMC-500 — 7800 € однако интервал замены у Haas всего 7000 часов.
Пользователи на портале Practical Machinist отмечают что расход эмульсии за счёт распыляющей форсунки GF «SteadyJet» на 15-20 % ниже чем на машинах с традиционным душевым охлаждением инструмента.
Высокая частота шпинделя и точность позиционирования сделали Mikron HSM 400U стандартом в производстве штампов для микролитья. В медицине станок востребован на предприятиях выпускающих титановые каркасы зубных имплантов — кости челюстей предъявляют строгие требования к шероховатости Ra ≤ 0,2 мкм и после чистовой фрезеровки на HSM 400U деталь сразу отправляют в ультразвуковую мойку. В авиакосмических лабораториях центр используют для обработки керамических матриц под производство теплозащитных плит шаттлов.
Список короткий но показателен — везде где нужна микронная повторяемость и зеркальная поверхность Mikron выигрывает время на доводку.
Mikron HSM 400U объединяет жёсткую полимербетонную станину, 42-тысячный шпиндель и замкнутый термоконтур, что обеспечивает стабильное ±2 мкм в любой смене. Когда предприятие фрезерует алюминиевые пресс-формы партиями по 20 штук экономия цикла достигает 18 % за счёт 60-метровой быстрой подачи, а при серийном производстве графитовых электродов бесперебойный магазин на 68 инструментов и роботизированная подача паллет позволяют работать без оператора до 24 часов. Поэтому машину выбирают нормально оснащённые пресс-формные цехи, медтехкомпании ценящие чистовой класс и стартапы из аэрокосмоса где важно быстро вывести на рынок сложную деталь не тратя недели на ручную полировку.
