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机械加工自动生产线的发展状况


        机械加工制造业中有铸造、锻造、冲压、热处理、焊接、切削加工和机械装配等自动生产线,也有包括不同性质的工序,如毛坯制造、加工、装配、检验和包装等的综合自动生产线。
在汽车、拖拉机、内燃机和压缩机等许多工业生产领域,组合机床自动生产线仍是大批量机械产品实现高效、高质量和经济性生产加工的关键装备,也是不可替代的主要加工设备。现针对组合机床生产线来说明一下国内机械加工自动生产线的发展情况。
自动生产线

 

 

 

 

自动生产线

节拍时间进一步缩短
        早期的生产线要实现短的节拍,往往要采用并列的双工位或设置双线的办法。现在主要是通过缩短基本时间和辅助时间来实现的。缩短基本时间的主要途径是采用新的刀具材料和新颖刀具,以通过提高切削速度和进给速度来缩短基本时间。缩短辅助时间主要是缩短包括工件输送、加工模块快速引进以及加工模块由快进转换为工进后至刀具切入工件所花的时间。目前,随行夹具高速输送装置常用的有电液比例阀控制的或摆线驱动的输送装置。

柔性化进展迅速
        数控组合机床的出现,不仅完全改变了过去那种由继电器电路组成的组合机床的控制系统,而且也使组合机床机械结构乃至通用部件标准发生了或正在发生着巨大的变化。传统意义上的组合机床刚性自动生产线和生产线,也具有了一定的柔性。由数控加工模块组成的柔性组合机床和柔性自动生产线,可通过应用和改变数控程序来实现自动换刀、自动更换多轴箱和改变加工行程、工作循环、切削参数以及加工位置等,以适应变型品种的加工。单坐标加工模块由数控滑台和主轴部件(或多轴箱,包括可换多轴箱)组成。双坐标加工模块由数控十字滑台和主轴部件组成,例如数控双坐标铣削模块。
组合机床

 

 

 

 

组合机床

        多轴加工模块是又一种重要模块,主要用于加工箱体和盘类工件的柔性组合机床和柔性自动生产线。这类模块有多种不同的结构形式,但基本上可分为自动换箱式多轴加工模块、转塔式多轴加工模块和回转工作台式多轴加工模块。自动换箱式模块由于可在专门设置的多轴箱库中储存较多的多轴箱,故可用来加工较多不同品种的工件。而转塔式和回转工作台式多轴加工模块,由于在转塔头和回转工作台上允许装的多轴箱数量有限,所以这种加工模块只能实现有限品种的加工。
        除上述各种CNC加工模块外,工业机器人和伺服驱动的夹具也是柔性组合机床和柔性自动生产线的重要部件。特别在柔性自动生产线上,目前已较普遍地采用桁架机械手进行工件的自动上下料,用于工件的转位或翻转。为搬运不同的工件,可在自动生产线旁设置手爪库,以实现手爪的自动更换。夹具配备伺服驱动装置,以适应工件族内不同工件的自动夹紧。
桁架机械手-圆盘料盘-数控车床自动上下料-中心钻断损检测(7-3)

 

桁架机械手-圆盘料盘-数控车床自动上下料-中心钻断损检测(7-3)

        为了满足用户对工件加工精度的高要求,除了进一步提高主轴部件、镗杆、夹具(包括镗模)的精度,采用新的专用刀具,优化切削工艺过程,采用刀具尺寸测量控制系统和控制机床及工件的热变形等一系列措施外,目前,空心工具锥柄(HSK)和过程统计质量控制(SPC)的应用已成为自动生产线提高和监控加工精度的新的重要技术手段。空心工具锥柄是一种采用径向(锥面)和轴向(端面)双向定位的新颖工具,其优点是具有较高的抗弯刚度、扭转刚度和很高的重复精度。SPC是基于工序能力的用于监控工件加工质量的一种方法。目前,在自动生产线上这种质量保证系统愈来愈多地被用来对整个生产过程中的加工质量进行连续监控。

可靠性和利用率不断改善和提高
        为提高加工过程的可靠性、利用率和工件的加工质量,采用过程监控,对其各组成设备的功能、加工过程和工件加工质量进行监控,以便快速识别故障、快速进行故障诊断和早期预报加工偏差,使操作人员和维修人员能及时地进行干预,以缩短设备调试周期、减少设备停机时间和避免加工质量偏差。
        故障诊断技术中的基于知识的故障诊断技术,可对自动生产线运行中产生的所有故障进行诊断(而不是局限于诊断最常出现的故障),确定故障部位及其原因,这为迅速排除故障赢得了时间,从而显著地缩短自动生产线的调试时间和停机时间。
        当前,自动生产线的控制技术已由集中控制方式转向分散控制方式。根据对这种新的控制模式的研究表明,采用分散控制系统要比采用集中控制系统可节省费用。这主要是由于分散控制系统可减少电缆敷设费用(采用总线系统)、减少电气保养维修费(由于提高了透明度)、省去控制柜台架(分散控制系统的控制柜直接设置在自动生产线的加工工位上)和无需设置集中冷却装置等。此外,这种分散控制系统由于总体配置简单,有利于加快自动生产线的投入运行,并由于一目了然的结构配置,在产生故障时很容易确定故障的部位。最后,分散控制系统的模块化和标准化也有利于降低成本和提高透明度。

参考文献:丛大纲.浅谈机械加工生产线发展状况[J].中小企业管理与科技2008, 8


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