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紧随发展趋势的切削技术行业

文章来源:MM《现代制造》 点击数:894 发布时间:2017-09-12
与9月18~23日举办的EMO Hannover 2017,邀请全球专业人士参加这一金属加工展会,尤其值得关注的是切削技术领域的最新发展趋势。与会者有望见证在刀具、增材制造、机床、夹持设备和自动化方面的各种创新解决方案。
紧随发展趋势的切削技术行业

模型、模具和刀具工程师可以今天为移动手机生产外壳、明天为洗发水瓶生产外壳、后天则给复杂的钢制工具生产外壳,如前裙板、挡泥板或护翼等。”DanielDemlang说,他是F.Zimmermann公司的设计工程和研究副经理,这段话说明当前的机床制造商能为客户提供灵活的服务。

为能更经济地加工钢材,高效切削加工(HPC)扮演着更为重要的角色。与传统的切削工艺相比,高效切削加工的切削和进料速度更快,其切削体积率也因此要高得多。

整合最多样化加工工艺的多工序切削中心

增加设备的动力学因素

“许多制造商认为,在钢材加工中,高强度的加工材料只能使用非常高的扭矩、低转速、高横向进给量进行处理。但长期以来,用于铣刀的可转位刀片的几何形体并非是为此设计的。”Demlang说,“可使用低横向进给,配备非常高的进给率,达到非常大的切削体积率,不需要使用相对强有力但同时速度较慢的机床。”这位研发工程师解释说。重要之处在于为设备添加灵活性,这样才能实现更优异的表面性能,“我们的目标是研发一种用于钢材铣削的高效能铣刀头,一种可以用在我们结构紧凑的龙门式机床上的刀头,因为客户要的是可灵活使用的刀头。”

自动化带来更低的单件成本

“对于注重效益成本的生产来说,工件的生产时间是决定性的因素。”Demlang说。新型强大的VH60的两轴铣刀头的扭矩可达300 N·m,主轴功率达到了63 kW,最大主轴转速15 000 r/min。通过模块化刀头系统,Zimmermann公司提供了不同的解决方案。

在Daniel Demlang看来,行业的发展方向是很明确的:“在未来,自动化会更受重视,因为用户可通过自动化,进一步降低单件成本。”当然,在龙门式机床中,卧式加工中心的各项功能可逐渐完善。这取决于设备使用公司是一个接一个连续完成其单个订单,还是根据订单情况和零件范围的不同酌情完成,不过即使是小批量或微批量,自动化仍然能减少停机时间。

“普通传统龙门式机床的主要问题是:加工时间几乎等同于辅助操作时间或换刀时间。”Demlang说,“无论机床的生产时间有多短,但如果工件需要复杂而耗时的夹持或卸夹持时间,用户仍然无法从中受益。”

不同公司的龙门式机床在动力和灵活性方面的优化均已达到很高的水平,区别仅在于细节方面,人们再次重视起服务这一环节。那么,如何保持供应商与客户之间的良好关系呢?“客户期望设备在整个生命周期内保持高性能。”根据以往经验,Demlang如此认为,“为此,我们提供全面的服务,包括热线电话,客户甚至可在非正常工作时间拨打,还有远程诊断系统,可在出现紧急情况时在尽可能短的时间内作出反应。”如果德国境内用户的机械零件有瑕疵,制造商保证在24 h内予以更换。Zimmermann公司的产品应用工程师进一步与客户开展合作,为满足客户机床铣刀头、主轴、刀具和夹持设备的相互作用,提供单独的优化。“我们不只卖设备,我们还提供整套的解决方案,机床只是整个方案的一部分。”Demlang承诺说。

通过应用软件来显示机床状态

“由于用户总是在不断扩大他们的生产基地,他们需要合适的、应用范围更广的机床。”Daniel Demlang说,他是Zimmermann公司的设计工程和开发部副经理

为进一步提高服务标准,开发者们目前正在研发一款应用软件,该软件可随时显示机床的状态。如果出现故障,用户会立即接收到一则报警信息,该信息还将同时发送给Zimmermann公司。“如此一来,我们需要进一步扩展网络。”Demlang强调说。但问题是对于一个公司来说,何种程度的网络化都是值得的。对于一个由5个人组成、总共2台机床的小公司来说,无疑不需要一台连接评估系统的主计算机。而对于一个有20台机床、精心设计自动化系统的航空航天公司来说,无疑是需要配备主计算机的。“这两类公司在我们的客户群中均存在,我们希望,而且也将为这两类公司提供相应的解决方案。”Demlang向我们保证。几乎每个切削技术公司都使用立式加工中心。对于立式加工中心,用户关注的重点不仅仅是高速,还包括现代化的控制系统和是否符合人体工程学。对于买家而言,最重要的方面之一是刚性结构,如在水平移动工作台机床中,这种类型的机床占地面积非常大,因为这个原因,选择它们的公司不多。

加工中心的刚性结构是非常重要的一个方面

为解决这些特殊的需求,Spinner公司的VC1650系列提供了一个解决方案。该系列通过对导轨盖的改进,使占地面积减少了30%。机床工作台到盖的距离缩短到只有20 mm,因此最大程度减少了不必要的表面面积。新的导轨盖不仅意味着可在市场上推出最紧凑的型号,而且在快速工作时,更为平稳。不显眼的唇形防尘圈代替了昂贵的盖盒,因其价格低廉,维护时更换起来极为方便。

作为这一创新的结果,新的碎屑管理方法也成为可能。机床盖的坡度较陡,工作完成后无需再冲洗床身,而且清洁起来也更方便。操作者的工作条件也更为舒适:加载台到工作台的距离只有20 cm。这一改进极大程度上简化了加载过程,而这一点,对于横向移动工作台结构来说,无论如何都是做不到的。

在大型加工中心领域中,始终存在着残酷的竞争,“我们与来自亚洲的竞争者竞争价格,与来自欧洲的竞争者竞争技术。”Alain Reynvoet说,他是Aschersleben市Schiess公司的销售经理,从技术上来说,客户希望机床能做到无所不能。就当前趋势而言,小型机床可实时观察进程的一体化工序,同时,这一点也是特大型机床的标准。”这些主要包括增材制造(混合加工)和自动化技术,在这些领域,小型机床已经取得了很大进步。

在大型电机座的批量生产中,整个预加工和表面处理过程可以在一台机床上完成。粗加工和整理工序共需要用到4种不同的铣刀头,刀头的更换完全由自动化铣刀头更换系统完成

很多客户对优化现有的工艺流程抱有强烈的兴趣。此外,对特大型机床进行改装变得越来越重要。而且,近年来,快速而方便的服务,全面维护(包括预见性维护)变得越来越流行。

“在与客户的密切对话中,我们注意到他们对整体解决方案的渴求越来越迫切。”位于Eislingen/Fils市Ibarmia Werkzeugmaschinen公司行政总裁Andreas Soiné说道,“我们的多工序切削中心就是对这一需求的回应。”当然,这一多功能机床具有刀具和工件方面的自动化技术。

该机床在具有高度自动化和多种工序功能的同时,对加工工件并无尺寸限制,仍保留着绝对的灵活性。操作人员、机床和机器人之间的数据交换是未来生产系统的基本组成部分,这些数据交换使得故障和帮助诊断、流程观察、测量成为可能,此外,还可进行外部纠错,或将对应的数据输入客户的企业资源规划(ERP)系统中。

“作为当今的机床制造商,仅能制造单独的机床是不够的。”Burkhardt+Weber Fertigungssysteme公司行政总裁Dipl.Eng. (FH) OlafFurtmeier如是说

“重型加工领域中的大型加工中心机床也同样向着完全一体化和全自动化的方向发展。”Burkhardt+Weber Fertigungssysteme行政总裁Dipl.Eng. (FH) Olaf Furtmeier如是说。中大型加工中心在整个生产工序的网络中,非常有助于实现优化。作为当今的机床制造商,仅能制造单独的机床是不够的,“机床制造商必须开发更为多样化的技术方案,并将之整合进公司的完整价值创造网络中。”Andreas Lindner称,他是比利时Limburg省Bimatec Soraluce Zerspanungstechnologie公司的执行合伙人,Lindner注意到大型加工中心的发展趋势正朝着消除加工中振动的方向发展,朝向自动化和一站式方案的方向发展,“为实现这些,我们花费六年时间研发了DAS(动态主动稳定装置)系统,用来减少刀具产生的振动。使用DAS系统,生产率可提高300%,表面品质得到大幅度的提高,而刀具的使用寿命则可增加30%。除此之外,我们在2016年还展示了用于消除夹持设备振动的DPS(动态被动稳定装置)系统,可用于消除如夹板之类部件的振动。”