機(jī)床的靈活重構(gòu)

2025

03-14

07:08:19

 122

來源：滕州森森機(jī)床廠

未來生產(chǎn)設(shè)備的趨勢(shì)

生產(chǎn)過程改變和工藝創(chuàng)新往往需要更換成套的設(shè)備，因?yàn)榕f設(shè)備已不適合經(jīng)濟(jì)型生產(chǎn)。促使了高生產(chǎn)率的剛性生產(chǎn)線發(fā)展成可生產(chǎn)多品種零件族的柔性加工單元，能夠在較少人工干預(yù)的情況下無(wú)次序地進(jìn)行加工。但是，由于加工單元的一些部件大多數(shù)情況下利用率不高，由此導(dǎo)致了很高的機(jī)床使用費(fèi)用。因此，對(duì)于工件數(shù)量較多的加工情況采用這種設(shè)備模式進(jìn)行加工仍然是不經(jīng)擠的。

集生產(chǎn)線和加工單元的優(yōu)點(diǎn)于一體

可重構(gòu)的機(jī)床系統(tǒng)可以使生產(chǎn)線和加工單元的優(yōu)點(diǎn)集于一體。在進(jìn)行重構(gòu)時(shí)，可重構(gòu)性是涉及到改變機(jī)床或機(jī)床系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸的結(jié)構(gòu)配置和（或）改變加工的結(jié)構(gòu)。這種柔性化的加工模式能顯著降低機(jī)床的使用費(fèi)用，因?yàn)?，在這里只需要花費(fèi)買際使用的設(shè)備費(fèi)用。一個(gè)加工任務(wù)在開始時(shí)，制造廠家只要購(gòu)置直接為解決其加工任務(wù)所需的模塊，這樣，就能保持較低的投資總額和機(jī)床的小時(shí)使用費(fèi)用。當(dāng)每一次重構(gòu)機(jī)床時(shí)，人們只要購(gòu)買附加需要的模塊，所以可明顯減少后續(xù)投資?？梢酝ㄟ^租借的方式來使用模塊，當(dāng)要租借時(shí)，從聯(lián)營(yíng)的某一公司處取得機(jī)床的模塊，可以按比例結(jié)算的方式來分?jǐn)傎M(fèi)用。能以快捷方式使備用模塊投入使用的這種公司內(nèi)部合伙經(jīng)營(yíng)，縮短了新產(chǎn)品生產(chǎn)的啟動(dòng)時(shí)間、同樣也縮短了修理或維護(hù)的停機(jī)時(shí)間。

可重構(gòu)的系統(tǒng)，從一開始就必須作為模塊化結(jié)構(gòu)來進(jìn)行開發(fā)，此外，為了系統(tǒng)的可改裝性肯定要做比迄今傳統(tǒng)機(jī)床還要多的附加工作、并且要包含符合目前機(jī)床調(diào)試的所有功能。為此，新的輔助設(shè)備和新的控制結(jié)構(gòu)模式是*的。

以具有一定接口的獨(dú)立模塊作為目標(biāo)

在構(gòu)造上，可重構(gòu)的機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床有根本上的區(qū)別。首先，傳統(tǒng)的機(jī)床是按剛性來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。少量*的接口（例如導(dǎo)軌或驅(qū)動(dòng)裝置）形成實(shí)體的系統(tǒng)界限（在滑臺(tái)和導(dǎo)軌上），這個(gè)系統(tǒng)界限是與功能的系統(tǒng)界限（例如驅(qū)動(dòng)的直線軸）是不一致的。

要快速和簡(jiǎn)單地重構(gòu)機(jī)床，各個(gè)部件功能界限和實(shí)體界限絕大部分必須要重合，目標(biāo)是要為有限的、明確確定的任務(wù)范圍設(shè)計(jì)出具有一定接口的獨(dú)立模塊，到時(shí)就可利用這些模塊嚴(yán)格根據(jù)加工任務(wù)來組裝的機(jī)床系統(tǒng)，而今后可以通過添加、更換或去掉某些模塊來適應(yīng)變化的加工要求。

為了滿足不斷提高的精度要求，當(dāng)今的傳統(tǒng)機(jī)床對(duì)其*的機(jī)械裝置已采用附加的電子補(bǔ)償技術(shù)。對(duì)于情密加工來說，在所有機(jī)床配置中，由于必須要具有在運(yùn)動(dòng)、動(dòng)態(tài)和熱變形方而的良好特性，未來將采用基于模型的控制方案，通過控制系統(tǒng)同時(shí)對(duì)這些機(jī)床模型進(jìn)行分析處理，以便對(duì)機(jī)床的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

只需要與進(jìn)行加工時(shí)一樣多的同步運(yùn)動(dòng)的軸

可重構(gòu)分為系統(tǒng)級(jí)和機(jī)床級(jí)。目前，生產(chǎn)線的運(yùn)行往往要經(jīng)歷產(chǎn)量從低到連續(xù)增加，達(dá)到預(yù)定產(chǎn)量，zui后又下降直到設(shè)備停運(yùn)的過程，為這種生產(chǎn)方式設(shè)計(jì)的加工設(shè)備大約只能工作其壽命時(shí)間的一半。在產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新周期愈來愈短，產(chǎn)品品種不斷增多的情況下，這樣的生產(chǎn)線就愈來愈不能獲利。而可重構(gòu)的系統(tǒng)，可隨著產(chǎn)品需求量的增加，擴(kuò)充其加工能力。當(dāng)需加工新的變型品種，可重構(gòu)的系統(tǒng)通過改變或添加加工工序來實(shí)現(xiàn)。

在機(jī)床級(jí)的層面上可以對(duì)加工任務(wù)進(jìn)行類似的調(diào)整。通過改變運(yùn)動(dòng)使機(jī)床的加工區(qū)適應(yīng)不同規(guī)格的工件。不需把加工進(jìn)行轉(zhuǎn)移或購(gòu)買新機(jī)床，理想的情況下，可重構(gòu)機(jī)床只需增加必要的運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度。

與5軸加工中心相比較，可重構(gòu)機(jī)床操作更為簡(jiǎn)單。其只使用加工所需的多個(gè)同步運(yùn)動(dòng)的軸。并可以變換加工工藝，快速地把銑削主軸變?yōu)槟ハ髦鬏S或者更換激光裝置，以便一旦必要將其余機(jī)床進(jìn)行調(diào)整。從用戶的咨詢可看出，當(dāng)今的機(jī)床，對(duì)工藝變換、加工區(qū)的適應(yīng)或可調(diào)整性的改善并非盡如人意。

可重構(gòu)機(jī)床特別適合加工多變型品種的工件族，尤其是已有好幾代的產(chǎn)品還在繼續(xù)進(jìn)行開發(fā)的工件族。以較高數(shù)量的同一個(gè)坯件在一臺(tái)總是能適合各種不同成品件加工的機(jī)床上進(jìn)行。例如，為了加工與缸蓋接合表面有著不同傾度的缸體，開發(fā)一臺(tái)能在幾分鐘內(nèi)可重新進(jìn)行配置的機(jī)床。采用具有多個(gè)主軸的銑床或者把車床改裝成的車—銑中心，加工大型工件時(shí)可以采用具有相應(yīng)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸和刀具的多個(gè)加工裝置同時(shí)進(jìn)行加上。在多年后需要保證供應(yīng)備件的成批生產(chǎn)中，在生產(chǎn)結(jié)束后只需要保留部分模塊。

軸配置的定義

在配置時(shí)，用模塊化的標(biāo)準(zhǔn)部件組成一臺(tái)新的機(jī)床。用戶從帶有模塊數(shù)據(jù)說明的實(shí)體模塊庫(kù)中選擇合適的并將其進(jìn)行組合。在機(jī)床幾何關(guān)系數(shù)據(jù)塊中反映了模塊的堆疊和裝配的位置。利用幾何關(guān)系數(shù)據(jù)塊，通過同模塊敬據(jù)塊的組合產(chǎn)生具有完整地描述機(jī)床構(gòu)建數(shù)據(jù)塊（圖1）。

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