柔性化的機床是一種可以通用的機床,同時也是為相應的用途進行了優化的機床。這種機床既可用于單機加工,也可用作專用的特種機床,像一臺柔性的加工系統一樣。
柔性化的機床包括加工工藝、刀具和工件夾緊系統
在尋找符合加工要求的機床時,柔性化的機床無疑是最具前途的方案,因為這種機床可以適應大中批量生產中各種變化的生產要求。而現今面向產品的機床設計,已經不能夠適應市場的動態發展。
一項調查表明,柔性化的機床的潛在用戶期望在降低成本和即時上市方面具有優勢。用戶要求機床在下列方面具有可再配置性:
● 生產能力(樣機制造,高速運行,批量制造,系列產量)。
● 需要一體化內置的加工技術的范圍和類型。
● 自動化的范圍。
● 創新型刀具和工件夾緊系統。
● 產品種類(形狀,尺寸和加工情況)。
● 材料(如硬加工和軟加工)。
● 干式加工和濕式加工。
● 集成于加工系統中的方式(單機和集成于加工系統)。
● 機床視必要的產品質量而有不同的精密度。
客戶對柔性化的機床的需求是顯而易見的。這種機床的優勢也得到了不同的利用(見表1)。柔性化的機床是一種可以通用的機床,同時也是為相應的用途進行了優化的機床。這種機床既可用于單機加工,也可用作專用的特種機床,像一臺柔性的加工系統。
柔性化的機床比通用機床顯然便宜得多,因為機器上一般沒有所需要的現成工藝方法和加工方案,而只是在需要時才購買或更換裝入的。另一方面,與特種機床相比,柔性化的機床具有更高的柔性。和加工系統相比,它不僅可以進行成套加工,而且在小批量和中批量生產或試驗性運行中又具有通用性和柔性。
由于對機床的所有子系統可以重新進行配置,因而在一種產品生產完畢對機床全部改裝重新利用時就大大減少了改裝費用(系數達10)。而其他方式的利用也許涉及到一種全新產品,涉及到和生產系統進行一種新型的聯接,或者涉及到按照新客戶的要求進行改裝。目前正在力爭將主要功能和次要功能進行功能的集成,這是制造一種機械部件所需要的。機床的基本方案是:所有重要的加工方法,如車、硬車、磨、激光硬化、焊接、細磨以及去毛剌、清洗、干燥、包括質量保證,全都可以整合到一起。同時也要考慮到干式加工和高效率加工。
新型機床方案的設計對刀具和工件夾緊系統也必須具有柔性化。無論是技術模塊還是刀具系統或是工件夾緊系統,都要通過具有“即插即生產”的所謂智能接口,恰當地連接到機床上。同時,這些接口的定義都是跨模塊的。
柔性化的機床在解決問題時走的完全是另一條道路:只需要購置那些為當前的產品所需要的機床配置,不必考慮每天的生產變換,而只需考慮機床在使用若干年之后的產品變換。
配置了模塊接口
根據機床的配置方案,形成了機床的基本結構,得出了一系列可能使用的配置模塊。在機床的基本結構中,接口和柔性化的設計隨時可以根據產品重新進行調整,而且是在極短的時間內,在現場借助配置模塊直接進行。這樣就保證了今天不必為明天的柔性化進行投資,而是只為當前所需要的柔性化投資。
重要的是,無論是機床還是過程和技術都要求具有柔性。這意味著,即使技術上發生變化也是可行的,如用另外一種制造方法取代現行的生產工藝。此外,如果需要縮短生產鏈的話,也可以將額外的操作轉移到機床上。
從今天的技術水平來看,標準化以及機床的設計靈活化是完全可以的,惟一的問題就是在許多情況下很快就受到了經濟上的限制,如目前設計的可以簡單進行重新配置的電動機主軸上的接口,就把電動機主軸系統的成本提高了大約45%。由此可以得出結論:有關柔性化的“多技術機床”的整個想法,只有在能取得最佳經濟效益的情況下才能獲得成功。但初步調研也表明了柔性化的多技術機床的潛力。項目組已經為選定的參考部件組裝了一臺樣機,并同當前的技術水平做了比較。比較結果(表2)。#p#分頁標題#e#
革新的幾項優點目前還不能用金錢進行衡量,因為只有經過機床的使用壽命才能表現出來。但可以肯定的是,購置成本大約可以減少30%。其根據是,機床中現有的資源和極高的技術柔性化都得到了最佳利用,這樣就可以將機床按照參考工件進行最佳的調整。為此在可能使用的模塊中有許多模塊都可以利用,其中有一些在Ex-Cell-O公司的多技術中心XG已有表示(圖1)。
另外,在為未來的組件做改動時不再需要投資,因為組件中的改動通過機床的快速再配置就可以實現。這樣就形成了一臺機床,它對當前的產品構成了最佳方案,無論是在經濟上還是在技術上,而且在產品轉變時還可以非常簡單地進行最佳的重新配置。
從采用相互獨立運行的工件主軸的雙主軸系統中產生了按批量進行再配置的可能性。系列生產開始時,主軸1可以按夾緊1加工,主軸2按夾緊2加工。擴大生產時,必須另外購置一臺機床,以滿足增加的生產能力。這時,機床1可以按夾緊1進行雙軸加工,機床2則仍按夾緊2進行加工。
這樣就可以對各種大小批量進行經濟合算的加工。這樣設計出的機床方案可以按照用戶的要求進行調整,從而為再配置奠定了極為良好的基礎。
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