未來(lái)機(jī)床的發(fā)展跟未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展需求是密不可分的。比如能源、資源、食品、醫(yī)藥工程、通訊技術(shù)以及汽車(chē)等行業(yè)的發(fā)展對(duì)以后機(jī)床的發(fā)展有很大的影響。
但是整體來(lái)看,未來(lái)機(jī)床的發(fā)展方向肯定有以下幾個(gè)方面:提供整體的制造解決方案、設(shè)備的綜合效率高、具有可持續(xù)性。
能源、資源、農(nóng)業(yè)機(jī)械等行業(yè)的設(shè)備一般都是大型機(jī)械,在加工這些設(shè)備的時(shí)候需要機(jī)床有更高的主軸扭矩、更高的主軸動(dòng)力和更大的工作空間。對(duì)機(jī)床的具體要求就是有更多的自定義功能代替具體的機(jī)器。
醫(yī)藥工程、通信技術(shù)等行業(yè)的設(shè)備一般都是小型設(shè)備,這些設(shè)備的部件越來(lái)越小、結(jié)構(gòu)越來(lái)越緊湊、在加工的時(shí)候需要不同的切削環(huán)境,有時(shí)還需要加工鈦合金等難切削材料,所以對(duì)加工裝備就要求精度更高、剛性更強(qiáng)。在具體的生產(chǎn)要求上,醫(yī)藥工程(針對(duì)性的解決方案),要求體積更小以及更高的品質(zhì)。通信技術(shù)領(lǐng)域,要求更小的體積以及更高的成本競(jìng)爭(zhēng)力。
對(duì)于汽車(chē)制造業(yè)而言,一般都是高集成度的產(chǎn)品,需要在一個(gè)很小的空間內(nèi)集成各種制造技術(shù)。這樣就需要有新的加工技術(shù)來(lái)加工新的金屬材料,并且也需要新的加工機(jī)械來(lái)加工像纖維材料這樣的新型材料。汽車(chē)制造業(yè)對(duì)機(jī)床的要求就是在未來(lái)使用一臺(tái)機(jī)器進(jìn)行就可以進(jìn)行加工組裝。在機(jī)床的部署方面,要求機(jī)床具有就是更大的加工空間并且適合大規(guī)模生產(chǎn)。
縱觀上述不同類(lèi)型的行業(yè)對(duì)機(jī)床的要求,未來(lái)機(jī)床應(yīng)該滿足以下基本要求:更小的精度誤差、減少能源的消耗、更短的加工時(shí)間、更高的綜合設(shè)備效率和可持續(xù)性。
對(duì)于不同的產(chǎn)品有不同的具體要求:不同的尺寸、廣泛的產(chǎn)品范圍、以及新材料的加工。
為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的具體要求,并利用規(guī)模優(yōu)勢(shì),機(jī)床的經(jīng)濟(jì)性必須改變,機(jī)床的模塊化定制是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),可定制化功能可以提高機(jī)床的經(jīng)濟(jì)性,并且有利于大規(guī)模地部署。
在未來(lái),機(jī)床不僅是單個(gè)的機(jī)器,而是可定制化的整體解決方案。所以機(jī)床未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是可定制、模塊化的制造生產(chǎn)整體的解決方案。
機(jī)床作為整體的制造解決方案,包括包括機(jī)床、工具、夾緊裝置和機(jī)器本身等幾部分。在面對(duì)具體的生產(chǎn)要求時(shí),未來(lái)的機(jī)床需要提高綜合設(shè)備效率和可持續(xù)性。
綜上所述,未來(lái)機(jī)床的發(fā)展有兩個(gè)趨勢(shì):向完整的滿足客戶具體要求的整體制造系統(tǒng)發(fā)展;提高設(shè)備綜合效率和可持續(xù)發(fā)展性。
未來(lái)機(jī)床的制造
1.未來(lái)機(jī)床主軸的制造
在曲軸的制造方面應(yīng)該有以下改進(jìn):用轉(zhuǎn)動(dòng)代替研磨;曲軸特殊的刀具;度身訂造的夾緊裝置;模塊化車(chē)削中心。
2.機(jī)床連接件的制造
機(jī)床設(shè)計(jì)建立了許多獨(dú)立的可互換組件,采用模塊化的生產(chǎn),可以根據(jù)不同的生產(chǎn)任務(wù)更換不同的組件以滿足不同的生產(chǎn)要求,其可定制化的設(shè)計(jì)為機(jī)床買(mǎi)家提供了便利。
機(jī)床連接件的模塊化設(shè)計(jì)可以讓用戶根據(jù)具體的生產(chǎn)任務(wù)來(lái)定制自己的生產(chǎn)設(shè)備,這樣更加有利于大規(guī)模的部署、降低生產(chǎn)成本。
整體設(shè)備效率
要提高設(shè)備的生產(chǎn)效率,減少加工周期,可以通過(guò)以下3個(gè)方面:初級(jí)加工時(shí)間更快;二次加工的時(shí)間更快;改進(jìn)服務(wù)理念。
提高設(shè)備的可用性可以通過(guò)以下兩個(gè)方面:診斷及預(yù)后的組件;改進(jìn)服務(wù)理念。
可以通過(guò)改進(jìn)機(jī)器、工具技術(shù)來(lái)減少初級(jí)加工時(shí)間,可以在以下方面進(jìn)行改進(jìn):高速銑削;涂層刀具;高性能主軸;新機(jī)的概念(即雙主軸直接線性驅(qū)動(dòng)器)。
通過(guò)盡量減少工件和改變的工具、重新定位以及工件和刀具處理系統(tǒng)的處理時(shí)間來(lái)減少二次加工時(shí)間,可以在以下方面進(jìn)行改進(jìn):夾緊裝置的改進(jìn);集成工具雜志;綜合工件處理。
提高機(jī)床的可用性,可以增強(qiáng)機(jī)床的診斷、預(yù)測(cè)的能力,比如可靠的預(yù)測(cè)在特定的工作環(huán)境下預(yù)測(cè)機(jī)器將要出現(xiàn)的故障。
第一階段:恒定工作行為;第二階段:可驗(yàn)證漸進(jìn)磨損;第三階段:逐步增加高磨損前的機(jī)器。
在具體的生產(chǎn)過(guò)程中,廠家提供的服務(wù)也是提高生產(chǎn)效率重要的方面,比如改善用戶整體的設(shè)備效率、開(kāi)發(fā)和維護(hù)機(jī)床的智能活動(dòng)的實(shí)施、提供適合客戶的技術(shù)服務(wù)。
具體的服務(wù)包括以下方面:改進(jìn)服務(wù)理念、服務(wù)熱線、數(shù)據(jù)傳輸、會(huì)議連接、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程服務(wù)、客戶服務(wù)培訓(xùn)、可用性、響應(yīng)時(shí)間協(xié)議、保養(yǎng)和維護(hù)合同、調(diào)用和響應(yīng)的準(zhǔn)備、面向客戶的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)以及預(yù)防性維護(hù)。
機(jī)床的可持續(xù)性
機(jī)床的可持續(xù)性是未來(lái)機(jī)床發(fā)展的重要方面,可以通過(guò)改進(jìn)組合機(jī)床概念重新定義可持續(xù)性,最好通過(guò)改善能源效率。
機(jī)床的可持續(xù)性可以在以下具體的方面實(shí)施:在加工過(guò)程中采用更加先進(jìn)環(huán)保節(jié)能的加工方法(如:干式加工);在刀具的維護(hù)和保養(yǎng)上采用新技術(shù)(如涂層刀具);主軸(如能源回收,局部能量存儲(chǔ));機(jī)器(如機(jī)器休眠)。
機(jī)床的能耗
機(jī)床的能源消耗以加工中心為例:
10年,3班
=10×3×2000h=60000h
消耗17kW×0.08/kWh
=1.36/h=81600/工作時(shí)間
每減少1kW的消耗,就可以節(jié)省4800。
機(jī)床的“休眠模式”:浪費(fèi)能源的過(guò)程中機(jī)床的停機(jī)時(shí)間;巨大的節(jié)能潛力的消費(fèi)者的開(kāi)關(guān);綜合能耗可降低到低至5%。
加工的過(guò)程中采用干式切削/微量潤(rùn)滑動(dòng)機(jī):適用干加工工藝;經(jīng)濟(jì)節(jié)約。
目的:分析運(yùn)行的濕法工藝切換到干式加工;干式加工工藝開(kāi)發(fā);工具開(kāi)發(fā);技術(shù)規(guī)劃和系統(tǒng)規(guī)劃。
總結(jié)
1.機(jī)床將分散在未來(lái)(功耗、尺寸、很多大小);
2.機(jī)床制造商需要提供一個(gè)整體的解決方案;
3.產(chǎn)品特定加工技術(shù);
4.增強(qiáng)的設(shè)備綜合效率;
5.增強(qiáng)的可持續(xù)發(fā)展。
未來(lái),為客戶提供完整的方案是非常重要的,客戶將被作為一個(gè)系統(tǒng)供應(yīng)商的特定制造系統(tǒng)。