展海拾貝皆是寶-- CIMT2023中國(guó)國(guó)際機(jī)床展一瞥
2023-5-31 來(lái)源：本刊通訊員 作者： 徐正平
光陰似箭，CIMT展會(huì)轉(zhuǎn)眼已經(jīng)是第18屆了，本人有幸每屆都得以參加，并結(jié)合EMO及IMTS，因此對(duì)當(dāng)今機(jī)床發(fā)展略見(jiàn)端倪，更對(duì)中國(guó)機(jī)床的努力趕超倍感振奮。
創(chuàng)新是推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的不懈動(dòng)力，然而在工作母機(jī)領(lǐng)域，要頻頻出現(xiàn)重大發(fā)明可能性很小，但小改小革的技術(shù)創(chuàng)新比比皆是，在展會(huì)中兜上一圈就可信手拈來(lái)。
E1德國(guó)館中的SW公司，原來(lái)一直生產(chǎn)雙主軸、雙工作臺(tái)為主的臥加，但為了迎合市場(chǎng)需求，最近他們研制成功了一臺(tái)突破傳統(tǒng)理念的大型臥加，資料顯示這款加工中心最大的特點(diǎn)是“加工空間大、主軸工作行程廣”，設(shè)備可以輕松容納大型結(jié)構(gòu)部件的同時(shí)，也擁有業(yè)內(nèi)尖端的設(shè)備性能。事實(shí)證明，設(shè)計(jì)創(chuàng)新必須要跟上市場(chǎng)步伐。
BA space3是一款單主軸加工中心(圖1)，其工作主軸水平設(shè)置，Z軸為可選項(xiàng)目，能帶集成的2軸旋轉(zhuǎn)頭。如果使用旋轉(zhuǎn)頭，則使用 CAD-CAM 軟件創(chuàng)建NC程序，并使用軟件包“5 軸聯(lián)動(dòng)加工，實(shí)現(xiàn)自，動(dòng)運(yùn)動(dòng)測(cè)量和無(wú)線傳輸探頭數(shù)據(jù)功能。主軸錐孔為HSK63，主傳動(dòng)功率35kW，核心主軸具有非常低的質(zhì)量慣性矩，可以在較短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)速達(dá)剝17,500 rpm。
(圖1)
機(jī)床采用整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，原則上可最大程度降低偏差，確保加工單元和工件工作臺(tái)之間獲得最佳力流，也就是指最佳力的傳遞流向
X、Y和Z進(jìn)給軸使用直線電動(dòng)機(jī)，進(jìn)給可達(dá)120m/min，三向加速度可高達(dá)11m/s² （X軸）、18m/s²（Y軸）和20m/s²（Z軸），與采用滾珠螺桿主軸的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)相比，直線電動(dòng)機(jī)在能耗、磨損和噪聲排放方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。
旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)兩側(cè)為夾緊面，可在角度設(shè)置范圍（-16°至0°或164°至180°）內(nèi)，加工的同時(shí)能進(jìn)行上下料。
機(jī)床X/Y/Z行程達(dá)3000/1800/875mm，夾具額定承重1t，偏心載荷3000Nm。X軸在控制方面采用電氣同步控制的方式實(shí)現(xiàn)雙側(cè)驅(qū)動(dòng)，反饋標(biāo)配絕對(duì)光柵尺，即使在偏心負(fù)載的情況下，也可保證最佳定位精度。縱置的Y軸重量主要通過(guò)液壓方式100%補(bǔ)償，使得熱應(yīng)力相應(yīng)能耗微乎其微。鏈?zhǔn)降毒邘?kù)，能裝載40-80把刀具
本機(jī)床主要為了解決電池殼體、底盤零件以及其它航空航天大型輕金屬結(jié)構(gòu)件的批量加工難題。
瑞士斯達(dá)拉格集團(tuán)的寶美公司，他們的旗艦產(chǎn)品“s191”多功能加工中心就是一臺(tái)不斷升級(jí)換代的范例。(圖2)
(圖2)
由于采用高可靠性、高度模塊化的設(shè)計(jì)，因此機(jī)床的應(yīng)變能力非常強(qiáng)。這次主要?jiǎng)?chuàng)新的亮點(diǎn)是:采用大面積的玻璃窗及完美定位的通道門，為機(jī)床內(nèi)部提供了無(wú)與倫比的可視性，也為檢修提供了極大的便利;機(jī)床的人機(jī)界面是在基于Windows系統(tǒng)的電腦應(yīng)用程序上開(kāi)發(fā)的，只需簡(jiǎn)易的手指滑動(dòng)，即可從一個(gè)屏幕切換到另一個(gè)屏幕;除此之外，它能夠跟蹤當(dāng)前的加工進(jìn)度，查看編程參數(shù)設(shè)置或進(jìn)行實(shí)時(shí)生產(chǎn)跟蹤。另外，與具有代表性的操作者一起制定的方法使得培訓(xùn)更加直觀和友好，同時(shí)又降低了操作者所需的技能水平。
寶美191neo的主軸通孔直徑有三種規(guī)格：42mm，50mm和65mm，背面加工單元有四種不同的類型： “P”型-單虎鉗機(jī)構(gòu)， “PRM”型-多副虎鉗和夾具組合，
機(jī)床帶90刀位的刀庫(kù)，現(xiàn)在內(nèi)置了一個(gè)刀具斷裂檢測(cè)裝置，檢測(cè)和加工能同步進(jìn)行。再加上寶美傳統(tǒng)的工件托盤庫(kù)或者模塊化或定制的機(jī)床人自動(dòng)化單元，您可以實(shí)現(xiàn)24小時(shí)/7天的生產(chǎn)，如需要，只有預(yù)防性維護(hù)才能中斷生產(chǎn)。
日本馬扎克公司展出的VARIAXIS i-800 NEO(圖3)是針對(duì)“碳中和”理念而開(kāi)發(fā)出的，兼顧高生產(chǎn)性、高精度、高環(huán)保性的最新產(chǎn)品。
(圖3)
馬扎克不僅在機(jī)床上安裝了節(jié)能設(shè)備，還通過(guò)使用人工智能和數(shù)字技術(shù)、工序集約這3種措施來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率與環(huán)境保護(hù)的兼顧。在不影響客戶生產(chǎn)效率的情況下降低環(huán)境負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。VARIAXIS i-800 NEO可以通過(guò)工件的一次裝夾，實(shí)現(xiàn)多面銑削加工，大幅度縮短轉(zhuǎn)序時(shí)間。同時(shí)，利用先進(jìn)的刀具和高速加工技術(shù)，大幅減少加工時(shí)間。廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、汽車、航空、模具、一般機(jī)械等領(lǐng)域的高效高精度加工。
VARIAXIS i-800 NEO除了在加工能力、精度方面進(jìn)行升級(jí)進(jìn)化，在節(jié)能環(huán)保方面也有獨(dú)特之處。通過(guò)實(shí)際測(cè)試，相較于以前的VARIAXIS機(jī)型，新一代的NEO機(jī)型，在全生命周期內(nèi)，碳排放可以削減39%。與此同時(shí)，該機(jī)型支持豐富的自動(dòng)化選項(xiàng)，可以選擇雙托盤交換裝置、MPP、PALLETECH SYSTEM、液壓夾具安裝準(zhǔn)備及刀具破損檢測(cè)等，可根據(jù)客戶的需求，提供更加理想的解決方案。
在這次展會(huì)上，日本牧野首次向中國(guó)觀眾展示了全新的大型臥式五軸加工中心a800Z。其最大工件尺寸φ1000×H800mm，最大承重1t。其特殊的臥式結(jié)構(gòu)+傾斜五軸工作臺(tái)設(shè)計(jì)，故在確保機(jī)床剛性的同時(shí)，也兼顧靈活性與精度，從而有效提升生產(chǎn)效率。
圖（4）
a800Z的Z型工作臺(tái)設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)的搖籃式轉(zhuǎn)臺(tái)相比更加緊湊，并且在旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，工件重心變化幅度小，對(duì)于零部件加工需要頻繁變更角度的加工可有效提升生產(chǎn)效率。其雙轉(zhuǎn)臺(tái)均為DD馬達(dá)設(shè)計(jì)，可有效保證精度。
階梯式的立柱與Z型工作臺(tái)，構(gòu)成的三角形切削回路，保證整體床身切削時(shí)的最佳剛性。全新升級(jí)的10000rpm主軸，能實(shí)現(xiàn)721/305Nm的扭矩輸出，故機(jī)床的切削性能比較強(qiáng)。
該機(jī)床切屑處理比較特殊，全不銹鋼的豎直加工室內(nèi)壁，保證加工時(shí)切屑順暢排出。切削液箱內(nèi)部配置了攪拌噴嘴，從而減少了底部的油泥沉積。
交換臺(tái)配備630×630mm 托盤，可以實(shí)現(xiàn)與臥式四軸加工中心a81nx的混合柔性線加工，針對(duì)多品種少批量零件加工需求，四軸與五軸的結(jié)合足以有效應(yīng)對(duì)。
當(dāng)今機(jī)床的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)不是單臺(tái)機(jī)床的競(jìng)爭(zhēng)了，而是成套成線的競(jìng)爭(zhēng)，就單臺(tái)機(jī)床而言，也不僅僅施展單一的加工工藝，譬如銑磨復(fù)合、車銑復(fù)合等等。
這次E8館-B013展臺(tái)是國(guó)際上以高精度著稱的的瑞士肖布林公司，它們這次展品充分體現(xiàn)出了現(xiàn)代機(jī)床的高精、復(fù)合、智能、綠色等綜合特點(diǎn)。202TG采用雙拖板、雙磨頭加動(dòng)力刀塔結(jié)構(gòu)，具有車、磨、銑、車、齒等功能，尤其令觀眾不可思議的是，安裝在以方木搭建的臨時(shí)展臺(tái)地基之上的機(jī)床，在現(xiàn)場(chǎng)加工零件時(shí)粗糙度竟能達(dá)到Ra 0.082。
該公司的另一臺(tái)展品是942-Y，它除了具有車、銑、磨等復(fù)合加工能力之外，又融合了—種“刮齒”的新工藝。
所謂“刮齒”，就是一種在機(jī)床上將工件與刀具兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)高度精準(zhǔn)、同步控制、高速連續(xù)切削的齒輪成形方法，它將肖布林機(jī)床公司的高精度旋轉(zhuǎn)主軸技術(shù)與精密傳動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合，運(yùn)用到刮齒技術(shù)可輕松實(shí)現(xiàn) DIN 6 級(jí)齒輪精度。(圖5)就是用刮齒技術(shù)加工的零件，(圖6)則是切削原理圖。
(圖5)
(圖6)
大家知道，加工中心的發(fā)展就是FMS柔性制造系統(tǒng)，那么我們?cè)贓1-B217浙江偉立機(jī)器人展臺(tái)，他們提出的一個(gè)概念是DFMS，即數(shù)字化柔性制造系統(tǒng)(圖7)。
(圖7)
DFMS是一種基于數(shù)字化技術(shù)的柔性加工解決方案，適用于多品種小批量加工場(chǎng)景。其主要由物料存儲(chǔ)系統(tǒng)、智能搬運(yùn)機(jī)構(gòu)、裝載站和數(shù)字化生產(chǎn)管理系統(tǒng)等組成，集成加工設(shè)備、測(cè)量設(shè)備和工序輔助設(shè)備等，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的柔性化、自動(dòng)化和數(shù)字化，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。DFMS應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物理設(shè)備與數(shù)字模型的虛實(shí)同步，可進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和預(yù)測(cè)性維護(hù)，從而降低維護(hù)成本。同時(shí)，DFMS
MES/ERP/WMS/CAM等系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)采集、傳輸、交換和管理，為工廠數(shù)字化實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)。
DFMS的應(yīng)用帶來(lái)了許多優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。首先，DFMS可以通過(guò)虛擬仿真和模擬對(duì)設(shè)備和產(chǎn)線布局、工廠物流和人機(jī)工程等進(jìn)行優(yōu)化，確保方案設(shè)計(jì)合理。其次，DFMS可以有效解決多品種、小批量加工難題，減少人工干預(yù)、提升設(shè)備利用率、提高產(chǎn)品品質(zhì)和降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷作業(yè)。此外，DFMS還可以對(duì)工藝執(zhí)行情況、過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控和設(shè)備狀態(tài)管理等進(jìn)行精細(xì)化管控，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
在金切機(jī)床加工中，實(shí)時(shí)監(jiān)控與刀具檢測(cè)是十分重要的。在W3-A407展臺(tái)，由法國(guó)捷（DigitalWay）加工過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由于創(chuàng)新理念別具—格，使得觀眾始繹不絕(圖8)。
(圖8)
DigitalWay加工過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包含斷刀、崩刃監(jiān)測(cè)、刀具磨損監(jiān)測(cè)及各種其他加工過(guò)程異常監(jiān)測(cè)功能，從1992年至今已有30多年的獨(dú)立運(yùn)營(yíng)和技術(shù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)累積，是行業(yè)內(nèi)唯一擁有傳感器制作技術(shù)和芯片設(shè)計(jì)能力的公司，因此DigitalWay的產(chǎn)品可以說(shuō)是獨(dú)一無(wú)二的。
DigitalWay的刀具監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)接觸式監(jiān)測(cè)解決方案，它幾乎不占用加工節(jié)拍，通過(guò)監(jiān)測(cè)主軸切削時(shí)的功率負(fù)載進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，內(nèi)置的高精度Shunt功率傳感器，分辨率為滿量程的0.0015%（30kW主軸分辨率可達(dá)0.45W），輔以5000HZ采樣率的高速計(jì)算芯片，保證了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能在5ms內(nèi)做出報(bào)警響應(yīng)，適用于多種類型的復(fù)雜刀具（刀盤、復(fù)合刀具、成型刀等），可以在加工出現(xiàn)異常時(shí)立刻發(fā)出報(bào)警。
DigitalWay在國(guó)內(nèi)擁有小至1mm鉆頭及1.2mm絲錐的斷刀監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，專利技術(shù)的功率導(dǎo)數(shù)算法可以監(jiān)測(cè)到顯微鏡下才能看到的微小崩刃。磨損監(jiān)測(cè)可以發(fā)現(xiàn)刀具的實(shí)際使用壽命，不再拘泥于保守的固定切削次數(shù)限制，可提升不同刀具5-20%的加工壽命。
精準(zhǔn)的監(jiān)控報(bào)警可以幫助客戶降低95%的不良品率及其他生產(chǎn)成本（刀具、物料、人力、質(zhì)量投訴等）。提高生產(chǎn)效率，操作工可以兼顧多臺(tái)單機(jī)，自動(dòng)化產(chǎn)線不再擔(dān)心斷刀等異常引起的大批量零件報(bào)廢。
高精度傳感器、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)報(bào)警以及擁有豐富設(shè)置經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用團(tuán)隊(duì)支持，使得DigitalWay始終處于行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位，是客戶解決加工異常、降本增效的最佳合作伙伴。
為了方便用戶大量使用刀具，E3- 刀具上市公司OKE展出了智能刀具柜(圖9)。
(圖9)
智能刀具柜由一個(gè)主柜和若干個(gè)副柜組成，主副柜可按客戶產(chǎn)品需求來(lái)定制，可以做到全天候24小時(shí)值守，精準(zhǔn)分發(fā)控制和庫(kù)存統(tǒng)計(jì)，每天實(shí)時(shí)推送領(lǐng)用數(shù)據(jù)，操作人員擁有專屬回收儲(chǔ)位功能，實(shí)現(xiàn)刀具以舊換新。智能刀柜配有專業(yè)管理軟件，可以精準(zhǔn)計(jì)算刀具生產(chǎn)制造成本，將每一把刀具精確到一人一設(shè)備，有效避免了之前刀具產(chǎn)品領(lǐng)用后無(wú)法繼續(xù)跟蹤問(wèn)題。并且每個(gè)月在指定時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確提供刀具報(bào)告，通過(guò)數(shù)據(jù)追溯問(wèn)題。
其主要操作功能是，主頁(yè)面有領(lǐng)用，借用，歸還，回收等內(nèi)容。領(lǐng)用功能操作簡(jiǎn)單便捷，按項(xiàng)目領(lǐng)用：點(diǎn)擊后頁(yè)面就會(huì)顯示出客戶工廠所有加工零件型號(hào)，按照加工工序進(jìn)行領(lǐng)用，首先點(diǎn)擊要領(lǐng)取的零件名稱，按頁(yè)面提示工序刀號(hào)，同時(shí)要求輸入更換原因，更換品牌，所使用的機(jī)床型號(hào)，最終點(diǎn)擊確認(rèn)領(lǐng)取。按項(xiàng)目領(lǐng)用可以讓客戶得到更準(zhǔn)確的單件成本。借用歸還功能，可以使需要重復(fù)使用的量具 工具等產(chǎn)品有效跟蹤溯源?；厥展δ苁菍?duì)現(xiàn)場(chǎng)用完廢舊刀具進(jìn)行管理，對(duì)需修磨的刀具進(jìn)行分類管理。
智能刀具柜通過(guò)寄售的管理模式，刀具產(chǎn)品用后結(jié)算，讓客戶受益于三大核心服務(wù)：刀具零庫(kù)存 刀具零資金占用 零庫(kù)房管理人員成本。1.零庫(kù)存：是指客戶無(wú)需備貨，只需告知月使用量，就能統(tǒng)一備庫(kù)存，滿足現(xiàn)場(chǎng)對(duì)刀具所有需求，從而讓客戶不再有庫(kù)存產(chǎn)生。 2.零資金占用：就像前面說(shuō)的客戶無(wú)需備貨，先使用后結(jié)算，日出月結(jié)，從而實(shí)現(xiàn)零資金占用。 3.零庫(kù)房人員成本：智能刀具柜24小時(shí)值守，無(wú)需庫(kù)房管理人員，從而既大大降低了人員成本問(wèn)題，也提升了企業(yè)管理形象。
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