一種轉(zhuǎn)塔式多工序復(fù)合加工中心機(jī)床裝備的研究

引言

智能制造技術(shù)已成為世界制造業(yè)發(fā)展的客觀趨勢。數(shù)控機(jī)床是智能制造技術(shù)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),就國際環(huán)境而言,高速化、高精度化、集成化、智能化、開放化、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)化已成為數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢和方向。國內(nèi)數(shù)控機(jī)床的研發(fā)尚處于起步和發(fā)展階段,大部分的數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)還停留在引進(jìn)的層面上,無法適應(yīng)現(xiàn)有中國制造業(yè)的整體大環(huán)境需求。

現(xiàn)階段,中國的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)必須在充分了解現(xiàn)有國情的基礎(chǔ)上引進(jìn)與創(chuàng)新并舉。根據(jù)現(xiàn)有的整體工業(yè)生產(chǎn)水平,針對中小加工制造型企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品,特別能符合企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際需要。轉(zhuǎn)塔式多工序復(fù)合加工中心可以實(shí)現(xiàn)在一臺(tái)設(shè)備上完成多種加工工藝要求,滿足市場對于數(shù)控機(jī)床高速、高精、高效、高柔性的要求。

1國內(nèi)外同類研究開發(fā)概況

轉(zhuǎn)塔式主軸采用數(shù)控分度及剛性定位方式,進(jìn)一步提升主軸的剛性及強(qiáng)度,同時(shí)大幅度縮短換刀時(shí)間,國內(nèi)外常用的轉(zhuǎn)塔式結(jié)構(gòu)為鼠牙盤分度結(jié)構(gòu),軸向定位為液壓柔性定位,抗沖擊力差,不能夠適應(yīng)重切削,換刀時(shí)間也長:傳統(tǒng)的床身鑄造工藝已無法滿足數(shù)控機(jī)床高速、高精度的要求,現(xiàn)階段國內(nèi)外都在研究新材料床身結(jié)構(gòu),高分子復(fù)合式床身結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生:通過對控制系統(tǒng)的二次開發(fā),能夠更大限度地提升機(jī)床的適用性,同時(shí)二次開發(fā)還能進(jìn)一步發(fā)揮機(jī)床的潛能,實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)轉(zhuǎn),可以說是在滿足機(jī)床通用性的前提下,最大限度地提升加工作業(yè)的效率。

2研究內(nèi)容

通過模塊重組實(shí)現(xiàn)切削領(lǐng)域的專業(yè)化自動(dòng)化生產(chǎn)和創(chuàng)新研制轉(zhuǎn)塔式多工序復(fù)合加工中心。針對機(jī)械零件的差異進(jìn)行設(shè)備的數(shù)字化、個(gè)性化研制,達(dá)到機(jī)械零件的工業(yè)化生產(chǎn)目標(biāo),在提升產(chǎn)品基礎(chǔ)零件品質(zhì)的前提下進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率,同時(shí)把用工數(shù)量、用工素質(zhì)要求及用工作業(yè)強(qiáng)度降低,并在此基礎(chǔ)上引入工業(yè)機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)智能連續(xù)作業(yè)的現(xiàn)代工業(yè)模式。

2.1轉(zhuǎn)塔式多工序復(fù)合加工中心特點(diǎn)

縮短輔助作業(yè)時(shí)間,通過數(shù)控系統(tǒng)的智能協(xié)調(diào),機(jī)械機(jī)構(gòu)與傳感器系統(tǒng)的快速反應(yīng)與檢測,進(jìn)一步縮短輔助作業(yè)時(shí)間與無功作業(yè)時(shí)間:減少有效作業(yè)時(shí)間,主要是提高裝備的整體剛性和機(jī)構(gòu)的夾持強(qiáng)度,從而在不影響加工質(zhì)量的前提下,減少加工過程的切削次數(shù),實(shí)現(xiàn)效率的提高。

2.2裝備主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

(1）高效性:以轉(zhuǎn)塔換刀的形式減少換刀時(shí)間?，F(xiàn)階段傳統(tǒng)加工中心(圓盤式）刀庫換刀時(shí)間為1.2s左右,轉(zhuǎn)塔式刀庫換刀時(shí)間僅為0.3～0.4s。

(2）穩(wěn)定性:采用鋼構(gòu)形式＋高分子復(fù)合材料作機(jī)床床身,最大程度優(yōu)化機(jī)床的床身結(jié)構(gòu)及低頻穩(wěn)定性,為機(jī)床的高速、高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供一個(gè)穩(wěn)定的平臺(tái)。

(3）數(shù)控系統(tǒng)的模塊化拓展:以模塊化的方式對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā),使得該機(jī)床在具備通用性的基礎(chǔ)上,能夠更大限度地滿足不同機(jī)械零件的生產(chǎn)需求,同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的通信與并聯(lián)功能,進(jìn)一步提高機(jī)械零件的智能加工水平。

(4）提升應(yīng)用水平:現(xiàn)階段,我國數(shù)控機(jī)械加工技術(shù)的整體水平并不高,作業(yè)人員對數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用了解不夠深入,沒有真正發(fā)揮出系統(tǒng)的功能。通過模塊嵌入方式定義更多的功能代碼指令,能讓作業(yè)人員一目了然地實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話,從而進(jìn)一步提升應(yīng)用水平,實(shí)現(xiàn)物盡其用。

3裝備主要技術(shù)指標(biāo)

裝備主要性能指標(biāo)如表1所示。

4結(jié)語

轉(zhuǎn)塔式多工序復(fù)合加工中心的研發(fā)與應(yīng)用是基于機(jī)械加工領(lǐng)域的生產(chǎn)技術(shù)升級(jí),并針對現(xiàn)有國內(nèi)中小微企業(yè)數(shù)控化加工程度不高的局面而進(jìn)行的工作,產(chǎn)品符合制造業(yè)主的消費(fèi)觀念,具有較大的市場推廣空間。開放式數(shù)字控制平臺(tái)在實(shí)現(xiàn)單機(jī)數(shù)控作業(yè)的前提下兼具總線通信功能,可以作為工業(yè)智能集成的獨(dú)立作業(yè)模塊并入生產(chǎn)流水線,實(shí)現(xiàn)無人工廠的生產(chǎn)模式。同時(shí),該產(chǎn)品可塑性強(qiáng),作為一種平臺(tái)技術(shù),可以根據(jù)不同的機(jī)械零件加工做二次開發(fā)工作,使其適用范圍更為廣泛。

轉(zhuǎn)塔式多工序復(fù)合加工中心是基于提升當(dāng)前我國機(jī)械加工領(lǐng)域整體水平的思路而進(jìn)行開發(fā)的,符合當(dāng)前的市場主流需求。優(yōu)異的性價(jià)比可以大大增加該裝備的受眾數(shù)量。通俗易懂的操作平臺(tái)能最大限度地發(fā)揮機(jī)床的功能,更容易為使用者所接受。企業(yè)采用轉(zhuǎn)塔式多工序復(fù)合加工中心,可以有效地減少用工量與用工強(qiáng)度,節(jié)約勞動(dòng)力成本,提高全員勞動(dòng)生產(chǎn)率,提升產(chǎn)品優(yōu)良品質(zhì)率,確保安全環(huán)保生產(chǎn),推動(dòng)企業(yè)由"制造"向"智能"的轉(zhuǎn)型升級(jí)。轉(zhuǎn)塔式多工序復(fù)合加工中心不但可以自用還可以銷售,此項(xiàng)目市場前景巨大,具有非常好的盈利能力和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。