用高速加工中心替代自动线（二）

作者:xingyang                         时间：2010-12-02

轴承及轴承相关技术文章（轴承型号查询网提供） 关键字：轴承, 　　目前，例如在汽车工业中，像发动机的缸体、缸盖和变速箱体不仅品种多，而且在6年左右的时间里，往往会被新的产品所替代，这就要求加工设备不仅要适应已确定的变型品种的加工，而且还要求能适应尚未确定，而今后有待发展的工件的加工。显然，柔性自动线由于其结构上的特点，就难于满足这样的要求了。　　加工中心的高速化　　在80年代初，加工中心主轴的最高转速还仅为4000r/min，最高轴移动速度约为20 m/min。但在随后的(7～8)年中，由于驱动、主轴okb轴承和控制等技术的长足进步，促使高速加工中心问世。目前，高速加工中心的主轴转速已普遍达到(15000～24000)r/min，轴加速度达(1～2)g，轴移动速度达到(80～120)m/min，两次切削间的间隔时间(切屑到切屑的时间)达(2.6～4.6)秒。这样，使得这类加工中心可以采用高效刀具以很高的切削速度和进给速度进行高效加工，大大缩短了基本时间。如粗镗直径为86mm、深度135mm的灰铸铁缸体的缸孔，加工时间仅1.8秒(进给速度达4500mm/min)；钻铣铝合金离合器壳上M16×1.5深22mm的螺纹孔也只需1.2秒。　　由于高速加工中心轴加速度和移动速度的提高，同样也缩短了辅助时间，然而，目前对于大多数加工任务来说，辅助时间占加工流程时间的份额可达(50～70)%，这样高份额的辅助时间主要是由换刀过程[刀具退出加工部位主轴停在规定的角度位置主轴移到换刀位置换刀(或许进行刀具的自动检验)刀库移动(直接换刀)或机械手进行换刀运动吹净刀柄拉紧刀柄主轴启动到工作转速主轴刀具重新进行切削加工]产生的，由此可见，减少换刀次数是缩短辅助时间的重要途径。特别是在中、大批量的生产中，高速加工中心通常可以采用多工件夹具(在多面体夹具上装夹多个相同的工件)、复合刀具(将多个不同的加工工序集中在一把刀具上)和多功能刀具(用一把刀具实现多种工序的加工)来减少换刀次数，从而缩短辅助时间。基本时间和辅助时间的显著缩短使高速加工中心在生产效率方面达到了组合机床和自动线那样的高水平，为高速加工中心进入大批量生产领域创造了条件。　　柔性生产线和混合生产系统　　目前，汽车发动机的缸体、缸盖和离合器壳的加工已普遍采用柔性生产线(由高速加工中心组成)和混合生产系统(由高速加工中心和自动线组成)，按目前的技术水平，采用混合生产系统加工缸盖年最佳加工件数可达(30～35)万件，采用柔性生产线加工离合器壳的年最佳加工件数达(35～40)万件。　　柔性生产线是由若干台高速加工中心通过按一定方向传递工件的输送系统连接而成，输送系统往往采用滚动输送带实现工件的连续输送，输送带同时起到工件的中间贮存作用，这有利于提高机床的利用率。在生产线上高速加工中心按预定的生产工艺流程依次进行排列，在每个加工单元上至少安排两台可实现互替的同一规格和型号的高速加工中心进行平行加工，这样，当某一台加工中心出现故障而停机时，另一台加工中心仍可继续进行加工，由此避免造成整个生产线的停顿。因此，这种柔性生产线的利用率可高达(90～95)%。　　柔性生产线的模块化结构和成倍的加工设备配置，使生产线可实现分阶段投建。因为对新产品年销售量的预测往往不一定正确，因此对于首次投产的系统用户可以不急于进行大量设备投资，今后还可以根据市场对产品需求的增加而相应扩充生产线的规模(图4)，这无疑有利于提高投资的经济效益。然而，自动线则与此相反，在项目确定时，其设备的规模和其总投资就确定了。　　加工气门阀座和导管孔以及凸轮轴孔均采用了自动线进行加工，而加工中心用来加工缸盖的其它部位。加工中心的数量可根据市场对产品的需求量的增加而进行扩充，采用的高速加工中心都是一种型号和规格的XHC241。这样做，有利于提高使用的经济性，因为，这些加工中心具有类似的操作、保养和修理，减少了备件，从而简化了组织管理。　　前些年，我国一汽集团(FAW)无锡柴油机厂从德国Grob机床制造厂引进的缸体和缸盖(载重汽厂发动机)两条生产线，就是属于加工中心和组合机床混合配置的生产系统，从这里可以看出，在载重汽车的柴油机行业，过去传统由组合机床承担的一些加工任务，也愈来愈多地由加工中心来完成了。　　高速加工中心有很好的应用前景　　对于汽车的中、大批量生产，在生产技术的目标和任务方面主要体现在高的生产率、高的柔性、高的质量和低的单件费用四个基本要求上。在目前，在满足这几项要求方面，自动线和高速加工中心的主要差异是在柔性上，而在生产中对于柔性的要求主要基于下列不同的理由：　　?适应产量(如产量提高某一数量级)?对已知工件变型品种的适应能力?对将来未知的而今后要加工的工件变型品种的适应能力　　显然，高速加工中心和由它组成的柔性生产线能很好满足这些方面的要求。在目前，组合机床在实现某些加工工艺方面还具有优势，但是，在工件的综合加工上由高速加工中心完全来替代组合机床的发展趋向仍将继续下去。例如，像德国Makino机床制造厂在其最近开发的配备有提升换刀系统和专用刀库的J4M高速加工中心上，通过采用静压导向的镗杆加工主轴孔和凸轮轴孔和通过采用CNC-U轴控制的专用刀具加工气门座圈和导管孔，取得了良好效果。从而用加工中心替代组合机床对缸体和缸盖的加工无疑是一个良好的开端。由此可以预测，随着刀具和加工工艺的进一步开发以及加工中心结构的完善，用高速加工中心在更大范围内替代自动线还将有进一步的发展。

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