三個軟件模塊的功能為:
①“MacMan”——網(wǎng)絡生產(chǎn)管理系統(tǒng)
大隈認為瞧挤,當今是這樣一個時代闷沥,一家公司能否接到下一訂單,取決于其生產(chǎn)管理系統(tǒng)能否適應交貨期短和任務多變的要求瘫证。為此揉阎,其MacMan系統(tǒng)通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)(intranet)隨時監(jiān)視生產(chǎn)現(xiàn)場情況和采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行最優(yōu)的計劃和調(diào)度。當生產(chǎn)任務突然改變時痛悯,幾乎不會造成任何損失余黎。該系統(tǒng)還有遠程診斷和維修功能;其ERP(企業(yè)資源規(guī)劃)功能可以使銷售信息凄在、財務會計和生產(chǎn)得到統(tǒng)一的控制才擒,通過從根本上縮短生產(chǎn)周期和維持理想的庫存水平而達到大幅度降低成本的目的。
∥枧场②“KCMAC”——操作工人技藝數(shù)據(jù)庫
大隈認為善瞧,通過豐富經(jīng)驗和直覺形成的技藝是一個重要的資源图盖。將這些技藝數(shù)字化,不斷積累并和全公司共享可實現(xiàn)高效蓬肢、高質(zhì)量加工企著。“KCMAC”魂中∶傲铮可使這些技藝得到充分的運用,變成寶貴的知識財富香题,因此可創(chuàng)造新工藝饶辆、新知識和新訣竅。
〈朴纭③ADMAC——大隈新的CAD/CAM系統(tǒng)
ADMAC將CAD數(shù)據(jù)迅速轉變?yōu)榧庸こ绦蚍⒐ぞ咔鍐巍⒐に嚳ê图庸すに噲D紙恰起,實現(xiàn)并行工程來縮短生產(chǎn)周期修械,與KCMAC協(xié)同運行得到優(yōu)化的加工程序。
〖炫巍④(暫不可見)——IT廣場通向因特網(wǎng)的門戶網(wǎng)站肯污。通過它與外界聯(lián)接,既可與客戶聯(lián)系梯皿,為每一個客戶設立一個窗口仇箱,快速反應其要求,又可與加工設備东羹、刀具剂桥、夾具供應商聯(lián)系,得到最新的信息属提。
∪ǘ骸⑤OSO-P—-為大隈自制的CNC系統(tǒng)OSP-P100的縮寫。大隈自行開發(fā)和生產(chǎn)自用的CNC系統(tǒng)已有40余年歷史冤议。OSP-P100為基于PC的系統(tǒng)僵馒。使用WindowsNT4.0和IMtime(一種實時操作系統(tǒng)的商業(yè)名稱,為美國Radisys公司產(chǎn)品)粪畔,內(nèi)置以太網(wǎng)通信卡通向內(nèi)部绸秸,將人、機和網(wǎng)絡有機地融合在一起而成為IT廣場的核心支际。大隈還在OSP-P100樣本的最后標明:根據(jù)日本政府有關法律匠似,該系統(tǒng)為戰(zhàn)略物資。
球的水平平面圓周將人蟹嫁、MacMan暗沉、KCMAC和(暫不可見)四個小球連在一起英谢。目的在于為確立優(yōu)化的生產(chǎn)過程而采集數(shù)據(jù)。
球的一個垂直平面圓周將機床里淡、MacMan刃伞、ADMAC、Ospmerit四個小球連在一起谎跨,目的是使生產(chǎn)效率最大化钥嫌。
球的另一個垂直平面圓周將人、機床男杈、KCMAC和ADMAC四個小球連在一起韭赘,目的是在全公司內(nèi)充分共享含有工人技藝和訣竅的數(shù)據(jù)庫。
六個小球均有兩個圓周交叉經(jīng)過且都于球心處交互起作用势就,構成IT廣場。
日立精機的SEIKIFLexLink的實質(zhì)內(nèi)容脉漏,大體與IT廣場類似苞冯,這里不再贅述。
美國Hardinge機床公司展出的三臺數(shù)控車床全部配備了GEFanuc公司的OpenFactoryCNC系統(tǒng)侧巨,用以太網(wǎng)與一臺服務器連結舅锄,并且與GEFanuc的展臺相連結。除在Hardinge展臺上顯示如何通過聯(lián)網(wǎng)獲得好處外司忱,還在GEFanuc展臺上顯示對這三臺機床實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)訪問等功能皇忿。
據(jù)稱,嵌入了工業(yè)PC的OpoenFactoryCNC系統(tǒng)將PCD硬件的柔性和一系列基于Wimdows的應用軟件和對機床的控制結合在一起坦仍,使CNC系統(tǒng)成為高性能的信息中心(H9ingh-PerformancelmformationCenter)鳍烁,從而使生產(chǎn)率提高得到最大化,以滿足交貨期最短和成本最低的需求堆嘿。
GEFanuc公司OpenFacroryCNC的概念羞条,不僅包含了裝在機床上的CNC功能,還包括通過以太網(wǎng)連接服務器后新增加的一些功能氏走,如可獲得有關機床资妇、CNC、生產(chǎn)計劃調(diào)度以及加工工件全部有關的文件和資料讥燎,使用“車間編程”(“ShopFloorProgramming”水矢,為美國一家CAM專業(yè)公司—-Gibbs公司的軟件產(chǎn)品)軟件進行編程、可視化DNC掰魁、可視化MEM(MachineEventMonitoring)機床事件監(jiān)視及局部硬盤巩顶、PCMCIA標準閃速存儲卡等硬件。
整個網(wǎng)絡通向主管生產(chǎn)的經(jīng)理辣候、總經(jīng)理和維修經(jīng)理牛拭,使這些人員隨時掌握現(xiàn)在情況嘹谎。
對現(xiàn)有舊機床也可以聯(lián)網(wǎng)。不管這些機床裝備的是GEFanuc以前出廠的系統(tǒng)割扬,還是其他公司的數(shù)控系統(tǒng)囤恶,GEFanuc公司均可將其聯(lián)網(wǎng)。據(jù)稱其方法是用“兩個螺釘”擰上一臺工業(yè)PC窘游。如果是該公司以前的產(chǎn)品唠椭,還需再加上一塊HSSB(HighSpeedSerialBus,高速串行總線)板忍饰。此外贪嫂,GE公司還和世界聞名的網(wǎng)絡設備制造商CISCO公司聯(lián)合組成GECISCO工業(yè)網(wǎng)絡公司,承擔工業(yè)部門任何一個級別的建網(wǎng)工作艾蓝,小到一個車間力崇,大到一個工廠以及公司全球業(yè)務的聯(lián)網(wǎng)工作。我們還發(fā)現(xiàn)有專門從事將CNC聯(lián)網(wǎng)的公司赢织,如e-ManufcturingNetworkslnc.等亮靴。
從以上介紹的三家公司的產(chǎn)品,我們可以看到:
(1)以往機床公司只賣機床于置,數(shù)控系統(tǒng)公司只賣系統(tǒng)茧吊,現(xiàn)在一些機床和系統(tǒng)公司將其產(chǎn)品連同網(wǎng)絡(包括配套的軟件)一起賣了。原因就是Mazak講的八毯,在多品種搓侄、單件小批生產(chǎn)(機械工業(yè)中,這種生產(chǎn)模式占到總產(chǎn)值的約70%)條件下予乏,機床切削時間只有25%偿寥,也即75%的時間未得到利用。若只注意單臺機床缰橘、單個系統(tǒng)的效率逐程,只是在25%上作文章。只有聯(lián)網(wǎng)才有可能將25%提升到65%(Mazak觀點)赞拼§裕可見聯(lián)網(wǎng)不是目的,而是提升生產(chǎn)效率的手段璃锻。
這也是一種“成套”的概念秘驻,不過是加工信息化高層次的成套,而不同于以往的成套供應玫葡。
(2)只聯(lián)網(wǎng)而沒有相應配套的軟件模塊不能有所作為戳明,軟件功能低下也不可能將切削時間提升到65%,可見軟件——濃縮的知識的重要性碴穴。前述有關的軟件模塊(特別是大隈公司的KCMAC模塊包含有數(shù)字化的工人技藝赋焕,可不斷累積進而創(chuàng)造新的技藝参歹、新的訣竅等。)以及它與生產(chǎn)管理模塊的結合等意味著以往的數(shù)據(jù)處理在向知識處理過渡隆判,將網(wǎng)上大量信息的內(nèi)容和意義作深入的處理犬庇,轉變成可直接運用的知識,這屬于計算機高層次的應用侨嘀。從而說明整個制造業(yè)的信息化正在由低層次的數(shù)據(jù)處理向高層次的知識處理過渡臭挽。
(3)Mazak、大隈既生產(chǎn)機床又自制數(shù)控系統(tǒng)(Mazak采取硬件由專業(yè)廠——三菱電機公司提供咬腕,自己集中精力開發(fā)有特色的軟件的做法)欢峰,而且主要精力放在機床的制造上。因此涨共,聯(lián)網(wǎng)配套的主要軟件模塊幾乎全是為了自己應用而開發(fā)且在使用中不斷完善的纽帖。對其成熟度他們自己充滿信心。而GEFanuc配套的軟件模塊含有市場上較為成熟的第三方軟件举反,如前面提到的Gibbs公司的CAM軟件抛计。但也含有他們自己開發(fā)的軟件,如采集車間數(shù)據(jù)的CIMPLICITY軟件照筑。無論Mazak、大隈還是GEFanuc的系統(tǒng)均含有PC(分別稱之為:融合PC旅霍、基于PC和嵌入PC)诽矩,為采用第三方軟件、標準硬件铣翁、接口等提供了極好的條件租触。
(4)大隈把CNC系統(tǒng)作為“IT廣場”的核心,GEFanuc將其CNC稱為高性能信息中心供馍”我耍可見聯(lián)網(wǎng)后CNC系統(tǒng)在其中起的重要作用。
(5)機械加工高層次信息化成套的實質(zhì)是從最基層裝備自下而上地構筑CIMS系統(tǒng)刽软,以提高生產(chǎn)率為目的苫颤。它與自上而下地構筑CIMS系統(tǒng)孰優(yōu)孰劣,似乎值得探討奏散。
車銑復合加工中心大顯威力
在數(shù)控車床刀盤上增加動力刀架從而可進行鉆俯坐、銑等工序就構成了車削中心。復合加工早已有之剩喧,但是其銑寺晌、鉆等的功率太小、轉速太低不能適應某些復雜回轉零件的要求澡刹,因而出現(xiàn)了以大功率呻征、高轉速的電主軸取代刀盤耘婚。由于同時只能安裝一種刀具,象加工中心一樣陆赋,車削中心增加了刀庫和機械手沐祷,無論是車刀(車削時,電主軸鎖住不回轉)奏甫,還是鉆戈轿、銑類刀具均存放在刀庫中。此外阵子,還增加了垂直于X軸的Y軸和繞Y軸回轉的B軸思杯。雖然換刀時間遠遠超過了車削中心,但是可實現(xiàn)高速大功率的銑削和車削挠进,實質(zhì)上等于將車床和加工中心合二為一色乾,稱之為車銑中心。如在IMTS2000上皇驼,Mazak公司展出的INTEGREX系列車銑中心圾框,其銑軸轉速高達10000r/min,20多千瓦畦怒。通過車銑復合工藝残团,演示中在10多分鐘內(nèi),僅一次裝夾就將一根大直徑整體圓棒料加工成一根汽車發(fā)動機的曲軸桶邑。依靠X画眯、Y、C三軸的聯(lián)動务囤,加工出位于不同空間的連桿軸頸和曲拐的多個平面灌当。當然,這種工藝加工曲軸材料耗費太大幅挂。Mazak現(xiàn)場人員解釋說京球,這種方法只限于發(fā)動機的試制和某些單件生產(chǎn)的特殊空氣壓縮機,其表演的主要目的是顯示車銑復合加工的威力腺帽。在制造業(yè)中怎晰,特別是宇航工業(yè)、印刷機敛苇、壓縮機工業(yè)等煤痕,復雜的回轉零件數(shù)量不少。機床工業(yè)也不例外接谨,如數(shù)控車床的刀盤就為復雜回轉件的典型代表摆碉。Mazak在我國銀川的小巨人公司,就配備了五臺車銑復合加工中心,約占機床總臺數(shù)的17%巷帝。奧地利有一家WFL公司專門生產(chǎn)大型車銑復合加工中心忌卤。據(jù)稱其訂單(訂戶多來自飛機、宇航楞泼、船舶驰徊、印刷機等行業(yè))連續(xù)多年爆滿。
從低層次應用起步的并聯(lián)加串聯(lián)機床繼續(xù)取得成功堕阔;并聯(lián)機床首次進入車削領域棍厂。
在1994年的IMTS上首次展出并引起世界轟動的并聯(lián)(6條腿)機床(又稱虛擬機床),在經(jīng)過隨后持續(xù)三年的全球跟進浪潮后超陆,在世界范圍內(nèi)“溫度”早已逐漸降下來牺弹。兩家聞名的開路先鋒只展出1次或2次后就未再展出。英國一家專業(yè)的(其他均為傳統(tǒng)機床公司兼業(yè)為之)并聯(lián)機床公司也只展出并聯(lián)機床兩次后就消聲匿跡了战架。這是因為并聯(lián)機床在理論和實踐上有一系列難度相當大的難題砸新,很難在短期內(nèi)解決。但是咸壮,一家瑞典小公司——NeosRobotics公司的產(chǎn)品早已進入實用拿奥,至今已銷售多達200余臺。它的成功是由于:
(1)采用并聯(lián)加串聯(lián)的方案漆究。
該公司采用三桿(故取名為Tricept)結構而不是六桿結構母滤,解決3個自由度的問題,另外兩個自由度采用成熟的傳統(tǒng)串聯(lián)機構[為可進行C钉榔、A(B)軸回轉的復合主軸頭]來解決班粥。這樣,難度相應地大為減少怪褐。
(2)從低層次應用做起,逐步積累經(jīng)驗和財力翁旁,向高層次應用發(fā)展蝠欲。
從對定位精度和速度均要求不高的低層次應用做起來打開市場、走向應用(如從用砂輪或銑刀打毛刺倦微、倒角妻味、鉆油孔、低精度焊接欣福、自動裝配的壓配合以及加工對象為木材责球、塑料、鋁材等易切削材料入手)拓劝。由于其造價很低雏逾,對這些低層次應用勝任有余,很快得到了汽車郑临、飛機工業(yè)等源源而來的訂單栖博,其產(chǎn)品早已進入象Vlovo屑宠、SAAB、大眾仇让、雷諾典奉、GM等著名的汽車廠和Boeing等有名的飛機廠,承擔上述那些“粗”活丧叽。從這些應用中該公司取得了豐富的經(jīng)驗和可觀的經(jīng)濟效益卫玖,支持公司進一步向高層次應用發(fā)展。
這次該公司展出了Tricept845加工中心宴忱。其體積定位精度達到±50μm辐胆,重復定位精度±10μm,這兩個指標距離傳統(tǒng)機床雖還有較大的差距驰闺,但對并聯(lián)機床瘪叉,已具有實用價值。而且其進給速度已達90m/min呕豪,加速度達2g药扒,這方面已優(yōu)于不采用直線電機的傳統(tǒng)機床。主軸功率為30~40kW糯档,最高轉速24000~30000r/min隙殴,采用瑞士IBAG公司電主軸、Simens840D數(shù)控系統(tǒng)和Heidenhain的測量系統(tǒng)蜡幼。
該加工中心采用模塊化結構掷栋。三桿結構組件有0°、45°嗓万、90°三種布局可選(即分別組成臥式邦鲫、傾斜45°、立式加工中心)神汹。工件安裝部件也是可選的模塊庆捺。而且用戶在3年內(nèi),如果由于加工對象變化而想改變?nèi)龡U結構組件的布局屁魏,Neos公司可免費到現(xiàn)場來重構滔以。機床支架采用人造花崗巖(用環(huán)氧樹脂和花崗巖碎石攪拌均勻后,澆“鑄”及固化而成)氓拼。Neos在結構上取得的成功你画,除了由于減少桿數(shù)而使結構簡化外,在很大程度上還得益于三桿中央的中心管桃漾。直徑粗大的中心管不僅大幅度增加了結構的剛度坏匪,還可內(nèi)置測量系統(tǒng),通過調(diào)節(jié)測量套筒長度和中心管的姿態(tài),從而可直接測量刀具在空間的實際位置剥槐,再對照三桿長度的間接測量(作為變形唱歧、溫度等的被償)來試圖解決并聯(lián)機床位置測量的難題。
有趣的是Neos公司起步時只有3人助潭,至今也只有30人烙凝,短短5~6年,發(fā)展成為并聯(lián)機床界一顆明星打且。
德國Index的美國分公司展出的V100型三桿并聯(lián)機構的“倒立車”(即主軸和工件在上作X、Z軸運動帘战,而刀具在下不動祸麸,可回轉換刀,但不作任何直線運動的立式車床斑永,我國習稱為“倒立車”)椭斜,它將并聯(lián)機床用于車床,甚為聰明蛀埂。這是因為:
〈骸①并聯(lián)機構最大弱點之一是空間的有效利用率很低。所以盾轮,主軸平臺移動范圍宜小凉适,而車床不象加工中心,工件相對刀具的移動范圍本來就很小糙箍,所以渤愁,V100外形緊湊豺谈。
∶贩簟②車床一般只需兩個自由度(X和Y軸)√图眨現(xiàn)用三桿機構可以獲得X探娇、Y、Z三個自由度波寓,還冗余一自由度毒费,可用作自動上下料用界弧。
為了增加剛度捡需,index采用兩根桿起一根桿作用的雙桿結構,也可稱為三(雙)桿結構筹淫,與天津第一機床總廠結構類似站辉。
V100安裝5英寸夾盤。電主軸轉速為8000r/min损姜,功率為26.48kW饰剥。X、Y、Z行程分別為450mm寺癌、150mm雌褥、175mm,可自動上下料绅荒,售價為175000美元知祠。據(jù)稱已在歐洲出售了5臺。V100可能為世界上首次出現(xiàn)的并聯(lián)機構車床肝羊。
美國Hexel公司將6桿并聯(lián)結構做成獨立部件應用于轉塔銑床成甫。這可將低價的普通銑床升級為5軸聯(lián)動銑床。工作臺直徑710mm子特。X著正、Y行程范圍為直徑305mm的圓,Z軸178mm挨伯,A軸±25μm侥镀,最大進給速度為5.1m/min,重91kg履绎,售價7900美元(包括控制軟件)皇可。據(jù)稱2001年將生產(chǎn)200臺。
此外关串,前面提到的Z3復合主軸頭拧廊,可能是并聯(lián)機構用于機床小型部件的第一個例子。
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