带自动化外围设备的加工中心被动元件【新闻】

带自动化外围设备的加工中心

带自动化外围设备的加工中心 2011年12月04日 来源： 带自动化外围设备的加工中心可以提高小批量加工的效率，有116个储存位置的货架式仓库可以满足两台加工中心的供应，由一个主控计算机承担程序和工件的管理，每个加工中心配备一个320个刀位的刀具库。关注辅助时间Wirtgen公司是位于Windhagen 的特种机械制造企业，其生产项目中包括道路修建和维护保养用的大型机器。这种机器需要生产的批量较小，零件的品种很多，加工深度很大，因此对制造零部件的加工中心而言，其主要的要求是机动灵活性。

为了进行复杂的壳体的内部加工，Alpha1000型加工中心的工作主轴可以伸出，运行最多达600mm

凿路机、备件或组件需要尽快交付给客户。组件的批量在6~12件之间，小零件最多达到100件，如图1所示。加工深度异乎寻常的大，所需要的加工中心必须小批量地加工各种各样的零件，必须迅速地从一个工件更换为另一个工件。因此注意力不能只集中在基本的工艺时间上，而是辅助时间，因为后者才隐藏着提高生产效率的主要潜力。和大批量的加工不同，不是关注每个零件的加工时间，而是注重更换时间和辅助时间，它们才对效率起着决定性的影响。

图1 要加工的结构组件的批量为6～12个，最大的工件重量为5000kg

最经常要进行切削加工的材料是St 37和St 52一类的结构钢，其次是 42CrMo4 和20MnV6V 以及越来越呈上升趋势的耐磨钢，如Hardox和Dillidur等。加工的方法有铣、镗、钻等，如图2所示。所要求的加工中心的工作时间为每天24h。

图2 主要加工St37、St52、42CrMo4、20MnV6V等材料及Hardox和Dillidur一类的耐磨钢材料的工件

按照准备机器托盘的装备位置，对一个计算机支持的储存货架式仓库进行调度，如图3所示。一共有116个储存架位置可以使用，其中有74个位置用于放置重量最大为1000kg的欧洲(标准)托盘，40个位置用于工件重量最大为4500kg的机器托盘，2个位置用于放置数控(NC)分度器的托盘，这些托盘自动从仓库运送并靠接到加工中心上。

图3 一个计算机支持的有116个储位的货架式仓库可以容纳装夹好的工件和带数控分度器的回转台

技术要求Wirtgen公司根据加工中心在生产中的重要性提出了相关技术要求，在众多的供应厂家中只有4家可以满足这些要求，Doerries Scharmann 技术公司位列其中。4家竞争者中的两家因为不能满足与Fastems公司的货架式仓库相容的要求，以及困难的狭小空间条件的原因而竞争失败。在接下来的最后选择中，最重要的标准是加工中心在极高的要求下具备实际的适用性。Wirtgen公司为此研究出了一种试验方法，以便对机器的理论性能数据在实践中进行检验：供应厂家必须在接近实际的条件下在其机器上加工一个结构件。这个试验件预先规定的各项指标反映了典型、经常的加工状况：用一个直径为78mm的钻头在实体材料上钻孔，对内径为290mm的管子进行滚压处理，用5~250mm直径的铣刀进行加工以及更换重量为36kg的刀具。切屑输送装置对切屑的输送也是一项考核内容，在竞争中剩下的两家机床制造厂商事先得到了有关要制造的试验件的资料。需要的刀具是Wirtgen公司为了试验而带来的，由一个专家在现场对机器进行编程，加工的结果对机器的性能和精度给出了可靠的启示。最后决定选择Doerris Scharmann技术公司(DST)的Alpha 1000型加工中心，Wirtgen公司认为它可以提供最好的成本效益比，同时也考虑到了DST公司可以满足机器结构方面的特殊要求。自2005年3月以来，就有两台Alpha 1000型加工中心在Windhagen的总厂里工作，每台机器都昼夜不停地满负荷地工作，如图4所示。

图4 两个Alpha1000 型加工中心昼夜连续工作，放置工件托盘的货架式仓库、刀具库和两个装夹工位之间的电子连接保障了加工流程的顺利运行

需要说明的是，从订货到开车投产只用了9个月的时间，其中还包括对工件传送及在15m宽的车间里安装机器的规划时间。为了这两台机器，还将38m长的货架式仓库放入车间地面下3m的地方。由于空间的原因，混凝土的“阳台”凸伸到储存架的凹坑中，它们为每个加工中心支承着两个工件传送站(工位)。由于时间的原因，放弃了安装前在DST公司再进行一次交货时的设备检验工作。开车进行得非常顺利，没有发生问题和起动运转的困难。所有参加此项目的人都对项目的顺利执行特别满意，毕竟由于时间的压力不得不采取了许多特别的措施。运转时对工件装夹对Alpha加工中心的操作工人进行了总共三个星期的强化培训，其中一个星期在DST公司，一个星期在Windhagen的现场，另外一个星期则是关于Fastems公司的储存架系统的培训。加工中心在经过几个月的使用后开始了正常的工作。因为机器只需要很少的操作人员，因此除了对机器进行监控之外，操作人员还可以用很多时间集中进行工件的装夹工作，如图5所示。

图5 一个工人就可以操作和监控加工中心，包括对工件的装夹

他们在两个装夹工位上为每一个订单准备(装夹)工件，接着这些工件放在机器托盘上，并储存在计算机支持的储存架系统中，所有的订单都按照优先程度的次序排列，每个加工中心都拥有一个有320个刀位的大刀具库，如图6所示。这个区域的车间面积特别窄小，因此DST公司研制了一个可以安装在高处的刀具库。所有的刀具都装有芯片，它们可以储存有关的数据，如切削角、长度、直径、刀具寿命和冷却剂的输送等。

图6 刀具库最多可以容纳320个刀具，刀具上的芯片可以储存有关的数据，如刀具寿命等

仓储架系统的主控计算机按照事先规定的优先次序，选择放有预先装夹好的工件的托盘，指令输送系统通过传送站，从储架上将其传送到一个加工中心的加工工位上。机器的控制系统根据编码辨认出工件，取出适合的刀具并且开始加工。在加工完成后，主控计算机在刀具的芯片上补充最新的数据，如刀具的剩余寿命等，主控计算机有效地承担了程序和工件管理的功能。通过在货架式仓库、装夹工位、加工中心和刀具芯片之间的电子连接，可以有效地进行470个各种各样经常变换品种的零件的小批量加工，包括文件和质量管理。包括备件制造在内的整个加工范围超过1600个零件，每天制作两次订单的加工优先次序清单。该加工系统的优点主要在于可以明显地提高加工的机动灵活性以及缩短加工时间。(end)

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