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配套设备的设计让停机时间接近于零

文章来源:MM《现代制造》 点击数:559 发布时间:2017-09-07
在加工中心内部,工件移向刀具。一个新的概念可以允许更大的可变性,并允许按照随机顺序,非常高效地生产不同的部件。
配套设备的设计让停机时间接近于零

到目前为止,Anger公司的设备以其极高的批量、极高的精度而著称,每年生产250 000件以上。或者, 通过配置, 可以生产不同种类工件,批量为10 000左右。Anger公司首席执行官Klaus Dirnberger 说道:“通过我们生产的‘2Plus’,我们正在将一项新的机床概念推向市场,从而实现小批量的柔性生产,不仅如此,它甚至能满足人们期望的加工顺序,也可满足随机的工件加工顺序。”

“在我们的加工方案中,可将特殊处理工位用于实现特殊工艺,并且保留其最大优势。例如,我们可以使用大型铣刀头,以更高的精度铣削平面。”

高达80 把刀具的双主轴系统

该机床被设计为双重双主轴系统,在该系统中,能够以500 mm的平行间距不间断地加工两个工件(图1)。这使得制造企业对这些机床非常感兴趣,这些制造企业通常是只能生产小批量或尚未定义取消数量,包括完全不同的组件的企业。首个客户即将实现的项目是:电机控制器的铝制部件。通常汽车行业中的汽缸盖、齿轮组件或油底壳制造商需要此类产品,但是两轮车辆的制造商有时也会需要这些产品。

图1 Anger公司的2Plus机床设有双重的双主轴系统

有了2Plus,可以为每根主轴提供40把刀具,总计提供80把刀具,尤其可以实现高效生产,这是因为——一旦设置——无需额外的手动换刀。

平行工件加工的高性能控制技术

2Plus车床配备了西门子的高性能CNCSinumerik 840D sl(图2)。Anger公司的首席技术官Herbert Vrba 解释说:“虽然该控制系统并未受到这一机床概念的限制,但是我们仍使其具备27轴。”为了满足两个平行加工组件的精度要求,在夹持之后,利用微调对其进行校正。因此,对于每个单独的加工任务,对于相关夹持设备或相关组件而言,可以精确定位第二主轴。

图2 双重系统设计,可实现两个边缘长度为500 mm的工件进行连续平行加工

加工期间,两个主轴可以自动补偿加工位置之间的差异。记录每个夹持设备与每个加工位置的数据并保存,然后根据需要,进行调用。在千分之一的范围之内,可以利用定位精度,调整整个单元。“因此,后台的数据比较复杂,所以对于我们来说,所要实现的目标,不仅需要控制单元提供必要的额外精度,而且还需要其拥有极高的性能。”Vrba补充道,“这一控制单元的综合连接对于我们来说同样非常重要。”

高度自动化、数字化和透明化的加工

最终,这些机床能够高度自动化地运行。为此,不仅仅是需要智能控制系统,还需要整个机床。

也就是说,其配备了数字化并入工厂网络的所有必要接口。因此,Anger公司能通过西门子的“Mind-App Manage My Machines”,实现2Plus设备与Mindsphere的云内连接,并在EMO Hannover 2017上,由Anger公司首次提出此种形式。为此,关于这一过程的完整信息已经可用:通过QR码,提供工件的明确的标识;通过RFID(无线射频识别)芯片;提供适当夹持设备与刀具的明确标识。带有机器人的加工系统配备有标准化接口、“Smartfix”末端执行器及RFID标记;这首先从夹持设备开始,然后是工件,最后将已经夹紧的工件交付给机床。Vrba说道:“通过与用户主机的交叉连接,用户可以随时了解正在加工哪两个组件、正在使用哪台夹持设备。由于我们的机床、机器人、产品及容器实现自动化和联网的可能性,我们为运营商带来了巨大的成本收益和时间收益。”

举个例子,如下图所示:从型罩中取出毛坯,将其传输至加工处,然后读取位置,利用QR码对其进行标记,最后进入物流系统。机器人从架子上取下由主机命令定义的Smartfix,并利用RFID芯片确认Smartfix是否确实无误,并使用Smartfix捕捉工件,同时夹紧——Smartfix,可以代替机器人手;然后将其传输至传送机构,传送机构再将其传送至机床。加工之后,机器人再次使用末端执行器,从传送机构上,移除完成的工件,并使用QR码告知系统:工件已被完成,然后将工件传输至下一加工位置,或者进行下一步加工。然后,Smartfix可以获取下一步加工所需的资源。整个加工始终透明可见。甚至可以检测并显示同一工件在同一机床中变化的夹持位置。有了这种自动化,只需一名工人即可操作或监测四到六台Anger机床(图3)。可以将机器人本身完全并入Sinumerik 840D sl,因此可以操作机器人,并对其直接进行编程。

图3 有了这种自动化,只需一名工人即可操作或监测四到六台Anger机床

一举两得——较短的屑到屑的时间以及传送机构运行

由于左右双换刀装置之间的传送机构运行,2Plus设备可以实现加工步骤之间,极短的屑到屑的时间,大约1 s。对于这种特殊的机床概念,加工步骤之间无需换刀,只是从一把刀具移动至另一把刀具。只有当所有组件发挥各自的作用,并且彼此完美匹配时,才能实现创纪录。这适用于西门子Weiss ECS系列主轴,并配备了SMI 24传感器模块(图4)。

图4 2Plus设备配备有西门子Weiss ESC系列主轴,包括SMI 24主轴传感器模块;与Sinumerik 840D sl相结合,信号能够以数字化的形式到达驱动器,并且没有延迟

与Sinumerik 840D sl结合,由于信号能够以数字化的形式到达驱动器,并且没有延迟,因此换刀次数可以减少多达25%。从技术标准与操作标准,以及欧洲与亚洲的主轴制造商的基础上,Anger公司选择了这些主轴。Dirnberger说道:“我们做出了明确的、无异议的决定,西门子Weiss以最优性价比满足了我们的要求。通过这些,我们可以利用一系列的冷却液压力,在机床中进行最小程度的润滑。并且对于我们的安装团队,我们可以调用不同版本的机床与相同的机床,如框架合同所述,其中平均交货时间为六星期。”最近以极简单的方式完成了首次主轴更换,未出现任何问题。凭借其新的理念,2Plus可以为需要生产一定数量、批量以及停产日期均不确定的不同组件的供应商提供特殊优势。为此,Anger公司已经开发了一项经过深思熟虑的机床概念,这一概念可使停机时间接近于零,并且已为其配备了可靠的控制技术与驱动技术。