沈陽機(jī)床集團(tuán)于1949年在沈陽建廠哼曙,占地面積110萬m2秦踪,現(xiàn)擁有18000名員工懂鸵。在沈陽的主工廠有10000名員工卒煞。沈陽機(jī)床主要研發(fā)產(chǎn)品包括車床痪宰、銑床、鏜床畔裕、鉆床衣撬、特種機(jī)床以及重型機(jī)械,例如扮饶,加工在石油的傳輸中所需的各種管道具练。2007年,沈陽機(jī)床的年銷售額超過了17.7億美元惜肃。2010年沈陽機(jī)床已經(jīng)躋身世界第三喝壹,銷售額達(dá)到21.2億美元,也是中國的第一名盲狈。2011年沈陽集團(tuán)年產(chǎn)96000臺機(jī)床旱已,其中包括31000臺CNC機(jī)床。2011年沈陽機(jī)床已經(jīng)超過了馬扎克和通快螺矮,成為世界第一,銷售額達(dá)到了27.83億美元,其中95%的銷售都是在中國殿漆。
從20世紀(jì)50年代起,沈陽機(jī)床的生產(chǎn)就已經(jīng)不斷地增加效率畅型、生產(chǎn)率肾蕉、靈活性,與此同時生產(chǎn)成本也在不斷降低乘澈。在普通的機(jī)加工方面笤敞,在20世紀(jì)50年代就已經(jīng)有了NC機(jī)床扳九。而在隨后的10年內(nèi),NC機(jī)床也有了長足的發(fā)展旱万,機(jī)床可以設(shè)定程序萤晴,通過程序來運(yùn)行機(jī)器吐句,來減少手動加工的影響胁后,NC變得更加的復(fù)雜,也更加方便嗦枢,因此可以進(jìn)行模塊化生產(chǎn)攀芯,這就大幅提高了生產(chǎn)率。20世紀(jì)70年代文虏,CNC程序出現(xiàn)侣诺,因此我們可以對某一個工具的程序進(jìn)行控制,然后加入幾何控制程序氧秘,可以對加工進(jìn)行全面的數(shù)字控制年鸳。這也是在增加靈活性和效率方面的一個很大的進(jìn)步。在20世紀(jì)90年代高速切削加工(HSC)出現(xiàn)丸相,并且機(jī)器人技術(shù)也開始出現(xiàn)搔确。高速銑削也可以通過機(jī)器人來進(jìn)行操作,在靈活性和效率方面帶來了很大的飛躍灭忠。2000年之后開始出現(xiàn)高生產(chǎn)率切削(HPC)膳算、自動化生產(chǎn)、5軸加工以及車銑復(fù)合加工等攘体。其中好浆,包括5軸加工在內(nèi)的新的技術(shù)已經(jīng)占據(jù)市場的主流。2010年办轮,復(fù)合型的加工系統(tǒng)集成了車浓朋、銑、磨以及激光一體化的設(shè)備開始出現(xiàn)枫欢。
機(jī)加工的發(fā)展方向
從這些年來機(jī)床的發(fā)展勢頭磨搭,我們可以看到機(jī)床發(fā)展的整個趨勢曲線,機(jī)加工的效率托茅、生產(chǎn)率和靈活性都在不斷提高武慨。生產(chǎn)率、靈活性的提高层焚,是隨著我們對新的領(lǐng)域的開拓而出現(xiàn)的行掰。刀具本身起到的作用并不像技術(shù)創(chuàng)新起到的作用那么大,因此技術(shù)創(chuàng)新也成為人們更迫切的需求岸腔。一些新的領(lǐng)域也開始受到人們的關(guān)注坪江,人們將注意力集中在能源仲闽、資源的提供,效率的提高僵朗,以及在環(huán)境友好等方面赖欣,這將成為未來金屬加工的發(fā)展趨勢。與此同時验庙,綠色制造在國外已經(jīng)成為人們長期關(guān)注的話題顶吮,“藍(lán)色競爭力”是綠色制造在德國發(fā)展的一個具體的項目。
在這里粪薛,我為大家介紹CNC與具體切削方法的結(jié)合悴了,還有5軸加工以及一些關(guān)于能源效率的具體案例。我們可以看到有一些新的驅(qū)動系統(tǒng)违寿,其中包括扭矩電機(jī)湃交、能源的節(jié)約模塊化等,它們可以帶來更多能源效率的提高藤巢。
復(fù)合加工中心的使用
在機(jī)加工方面減少使用的設(shè)備以及其他方面都是能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能和環(huán)保的搞莺。在機(jī)加工過程中,可以將車削掂咒、銑削和磨削功能集成到一臺設(shè)備上抛现,從而減少加工時間而提高效率。銑削是包括在車削之中的莱芥,之后又將磨削引入銑削之中葬陡。因此,在銑削過程中娩证,磨削也得到了進(jìn)一步的提升阁巨。在經(jīng)過一系列的研發(fā)之后,整個機(jī)床可以集成多種功能隐睹,進(jìn)行更多零件的加工岸寿。那么,在加工中心中集成激光加工有什么優(yōu)勢呢鹿脯?在比較重的材料上進(jìn)行切削時践斟,我們會看到明顯的優(yōu)勢。整個加工過程首先是對切削區(qū)域進(jìn)行加熱抵师,幾秒之后開始切削顶赎。一般而言,加工流程是工件進(jìn)行機(jī)加工之后進(jìn)行硬化處理坤学,然后進(jìn)行最終的磨削疯坤。如果加入了激光的加工功能,使用激光便可以對工件表面直接進(jìn)行硬化處理⊙沟。可以首先對工件進(jìn)行表面硬化眠冈,然后用刀具進(jìn)行切削,硬化和切削過程是在同一加工中心進(jìn)行菌瘫,這樣可以減少整個加工時間蜗顽,進(jìn)一步降低成本。
采用力矩電機(jī)使五軸加工實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)
五軸機(jī)加工是怎樣實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)呢雨让?在這里主要依靠力矩電機(jī)雇盖。最近幾年力矩電機(jī)變得比較流行,可以使用很少的能量來達(dá)到很高的扭矩宫患,實(shí)現(xiàn)很大的功率刊懈。根據(jù)研究这弧,我們發(fā)現(xiàn)娃闲,非常緊湊的、小型化的力矩電機(jī)所占用的面積匾浪、空間更小逛徽,能夠?qū)崿F(xiàn)更大的扭矩,扭矩對機(jī)加工來說是非常重要蚜烹,例如5軸聯(lián)動機(jī)加工穗免。在過去,每把刀具都需要一個或兩個夾具报案,然而這樣的成本會比較高趋臼,材料也比較多,刀具存儲也會占用一定的空間抚揖,會導(dǎo)致一些環(huán)境方面的問題簿翔,而且制造或購買這些夾具同樣需要花費(fèi)資金。現(xiàn)在的發(fā)展趨勢是有一種模塊化的換刀系統(tǒng)瓢宝,系統(tǒng)中有兩個固定刀具的裝置牺会,下一步工序使用到刀具時才會進(jìn)行交換,這個時候操作人員使用一個標(biāo)準(zhǔn)化的界面语验,只需要更換刀具就可以了〉涝幔現(xiàn)在,已經(jīng)有一些生產(chǎn)商在采用這樣的方案澜驮,來實(shí)現(xiàn)較高的精度陷揪。換刀系統(tǒng)可以幫助用戶提高最終的加工精度。
多種措施實(shí)現(xiàn)機(jī)床節(jié)能
如何使機(jī)床實(shí)現(xiàn)較高的能源效率杂穷,首先可以使用電氣執(zhí)行元件替代液壓驅(qū)動悍缠,還有一種就是使機(jī)床能源消耗可視化。能源可視化可以讓我們知道機(jī)床每天耗用了多少能源亭畜;在機(jī)器外部的照明能夠?qū)崿F(xiàn)能源的節(jié)約扮休,如果工件沒有靠近工具迎卤,這個工件就不需要照明,當(dāng)需要加工的時候才需要照明玷坠,這是非常有效的節(jié)能方式蜗搔。除此之外,機(jī)床內(nèi)部的照明也可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能八堡,當(dāng)操作人員不在車間時就可以將照明燈關(guān)掉樟凄,當(dāng)操作人員進(jìn)到車間時再將照明燈打開;另一方面就是對液壓泵或流體泵的控制兄渺,每個泵都有潤滑油系統(tǒng)缝龄,怎么樣在潤滑油系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能,也是我們需要考慮的問題寝典。機(jī)床運(yùn)行中會產(chǎn)生一定的熱量林没,這些熱量可以重新被利用,比如說可以用在加熱系統(tǒng)之中缅坯。德國所有新建的工廠都會設(shè)有廢熱回收系統(tǒng)婶苦,利用機(jī)器產(chǎn)生的熱量來做其他的用途。在機(jī)加工中進(jìn)行冷卻的時候需要消耗能源怠播,這是很主要的能源消耗的部分吴位。而將冷卻液進(jìn)一步冷卻的時候也需要消耗能源。因此我們在對新的切削液和冷卻液進(jìn)行進(jìn)一步的研究块启,我們要去了解能源在機(jī)床的切削部件相互接觸的部分是如何發(fā)揮作用的嚣刺。如果使用低溫切削技術(shù)就可以更好地使用能源。在這里魔踱,我們有一個方法是使用冰塊作為冷卻液揪孕,將冰塊放在加工刀頭的附近,有一個冷凍裝置可以提供冰塊的加入恰壁,這是非常環(huán)保的一個方式姊象。
采用新型材料也是一種非常有效地節(jié)能方式。一個旋轉(zhuǎn)部件的外殼重185kg晓褪,而采用CFK這種材料制成的外殼只有50kg堵漱,并且它可以有更好的加速效果,而且減少切削時間涣仿,同時其能源消耗也是非常小的勤庐。未來幾年,通過機(jī)器人來進(jìn)行機(jī)加工也是非常重要的方式好港。采用機(jī)器人更加穩(wěn)定地愉镰、可以以保持持續(xù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的方式來使機(jī)床運(yùn)行。現(xiàn)在中國很多機(jī)床制造商已經(jīng)采用了機(jī)器人,來解決這種問題丈探。很多的機(jī)器人的制造商也會與機(jī)床制造商共同合作录择,來提供模塊化的解決方案。這就意味著在進(jìn)行某一個模塊的操作時要用到機(jī)器人碗降,來進(jìn)行機(jī)加工隘竭,這里就需要考慮到工件的情況,也需要考慮到加工工具的情況讼渊,整個加工可能會持續(xù)幾個小時劲吐,我們需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化零部件的提供,這樣才能將工件直接加入到機(jī)床之中针榜,它可以提供幾種不同的靈活的機(jī)加工的解決方案拣九,而且它可以與機(jī)床無縫連接,可以進(jìn)行各種零部件的加工途殖,保持穩(wěn)定的高質(zhì)量含薄。
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