緊密協(xié)作實(shí)現(xiàn)快速精密加工

機(jī)床制造和自動化緊密協(xié)作

新款CamGrind L在萊比錫SCHAUDT公司的首次生產(chǎn)磨削中對磨削技術(shù)和自動化進(jìn)行了完美詮釋，在此對一種緊急狀況進(jìn)行了試驗(yàn)：快速磨削處于安裝狀態(tài)的轎車發(fā)動機(jī)凸輪軸，采用此機(jī)型的生產(chǎn)效率相比其老款機(jī)床提高了一倍。在該薩克森機(jī)床制造商的演示機(jī)型上，一個全新的特點(diǎn)是在機(jī)床中整合了一個側(cè)面可移動的上料機(jī)，它以最高精度將毛坯件放入固定裝置中，并在完成磨削后將它重新推出至“抽屜”中。鋼鐵機(jī)械臂不僅是可靠性和精度方面的榜樣，而且絕對沒有1mm的多余動作。一次抓取就能完成成品件的拿起和需加工新軸件的放入操作，即使在SCHAUDT公司產(chǎn)的上料器裝備了兩個“機(jī)械爪”時也一樣如此。一根裝備了鍛造凸輪的中空管是用于加工凸輪軸的理想方案。

鑒于汽車行業(yè)要求重量越來越輕，此零件也必須更輕以此實(shí)現(xiàn)燃油和有害物質(zhì)排放方面的節(jié)約，所以使用了中空管。對于凸輪軸將在一次裝夾情況下進(jìn)行磨削，期間將最大程度地采用兩片砂輪同步加工軸頸部位和凸輪輪廓，這使整個凸輪軸的加工時間僅需90s。

這絕不是僅僅仰仗靈活的上料機(jī)實(shí)現(xiàn)的，更主要的原因是磨削流程有了很大的進(jìn)步。通過慢動作鏡頭可以看出，它不僅顯示上料機(jī)和磨床達(dá)成了高精度協(xié)作，而且還展示了磨削時所消耗的巨大作用力：在數(shù)秒內(nèi)快速從凸輪上磨削掉最多1.5mm的材料時，盡管持續(xù)噴油，仍舊火花四濺。

零件的質(zhì)量檢驗(yàn)也被直接整合到了工藝流程中：測量控制系統(tǒng)在磨削期間對工件進(jìn)行校正，另外，在經(jīng)過干燥后還要對所有相關(guān)位置進(jìn)行100%測量檢查，此步驟也由機(jī)器人完成，這使得它能最大程度地發(fā)揮其能力。

SCHAUDT公司的新款CamGrind機(jī)床展示了機(jī)床制造和自動化現(xiàn)在是有如何緊密協(xié)作的，毫無疑問，這種趨勢將繼續(xù)下去。在制造方面，成本壓力在提升，即使對于中型批量生產(chǎn)也是如此，這導(dǎo)致成本很高的手動上下料被越來越多地取代。所以，多機(jī)床操作、無人加工和多機(jī)床自動化聯(lián)機(jī)是發(fā)展趨勢。

STUDER在EMO 2013上推出S11時引起了轟動，它是該公司所供應(yīng)產(chǎn)品中最緊湊的機(jī)床，是為長度在200mm以內(nèi)的工件量身定制的。在三班倒情況下，借助全自動上下料裝置，這個“大力侏儒”一天最多可完成1300個零件的加工。

STUDER幾乎能為所有機(jī)床提供高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化上料機(jī)方案，而且還能根據(jù)客戶特殊要求對該機(jī)進(jìn)行調(diào)整。非常受歡迎的是STUDER S22那采用滑梭的上料系統(tǒng)ecoLoad，它尤其適用于高速磨削。對于配備了轉(zhuǎn)盤儲料器、包括回轉(zhuǎn)式機(jī)械手以及裝料V形滑梭連同V形機(jī)械手的ecoLoad，有兩種不同的周邊工件夾具可供使用。

同時，上料機(jī)也能直接在濕加工機(jī)房進(jìn)行工作，搬運(yùn)裝置滿足S22的應(yīng)用范圍要求，適用于所有冷卻潤滑液。STUDER公司憑借此類解決方案對一種越來越常見的磨床分工趨勢予以支持：白天在手工輔助下加工特殊零件，晚上機(jī)床在無人值守的情況下磨削簡單零件。

自動上料節(jié)約工時

上料系統(tǒng)也是WALTER和EWAG機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)裝備。比如，HELITRonIC POWER是WALTER公司在全球最暢銷的刀具磨床，該機(jī)具有眾多自動化選項：Eco上料機(jī)最多提供20個刀位(增強(qiáng)版Eco上料機(jī)：165)，其中，在磨頭上集成了機(jī)械手。這些上料機(jī)使用直線軸進(jìn)行上下料，縮短了輔助時間。盤式上料機(jī)擁有40個、56個、90個或120個刀位，這些刀位被布置在一個圓盤上。此解決方案也尤其適用于單件或中等批量。采用“混裝法”裝載各種不同的刀具將使磨削流程的效率得到大幅度提高。

WALTER還為測量機(jī)HELICHECKPRO和HELICHECK PLUS開發(fā)了一種機(jī)器人上料器，從而能非常靈活地在刀具最終檢測中進(jìn)行無人測量。通過自動裝備測量機(jī)，最多可全自動測量7500把刀具并加以記錄。每把經(jīng)測量刀具都將被自動歸類至合格品或不良品。通過分離機(jī)器人上料機(jī)和測量機(jī)使振動傳輸無法發(fā)生，從而達(dá)到最高精度。采用雙氣爪時，每個工件的最大刀具重量為2kg，最大長度為280mm。

創(chuàng)新和個性化的解決方案

由于渦輪葉片的幾何形狀非常復(fù)雜，不但渦輪葉片的磨削是一個巨大的挑戰(zhàn)，它對于經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)以及自動化也是一個特別的挑戰(zhàn)。數(shù)年來，MÄGERLE公司接受了這一挑戰(zhàn)。該公司采用創(chuàng)新的自動化解決方案替代了那些尚基于手工作業(yè)的傳統(tǒng)流程，這些自動化方案是根據(jù)客戶(全球渦輪機(jī)制造商)希望和要求量身定制的。出發(fā)點(diǎn)是MFP50磨削中心的各種布局，該磨削中心擁有不同布局，供用于移動葉片的中央機(jī)器人、測量機(jī)和磨床、上下料工作站、毛坯件和成品件儲料工位以及清洗裝置使用。

MÄGERLE公司在磨削前測量夾具和零件，對是否已正確裝夾進(jìn)行檢查，在磨削并完成清洗后再次進(jìn)行測量。推動這一最高水準(zhǔn)自動化發(fā)展的不僅是渦輪機(jī)葉片機(jī)床的上下料，也包括對流程本身進(jìn)行的持續(xù)改善。測得的數(shù)據(jù)被持續(xù)傳輸至磨床，必要時將對磨削步驟進(jìn)行調(diào)整。由此就有一個具有學(xué)習(xí)能力的流程可供使用，它使飛機(jī)和發(fā)電機(jī)透平的導(dǎo)向葉片制造越來越接近最佳狀態(tài)。這方面的要求非常高，因?yàn)閷?dǎo)向葉片是否具有最佳幾何布局是渦輪機(jī)性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。所以，在對流程進(jìn)行安排時，磨床對所有其他系統(tǒng)組成部分的周期進(jìn)行了預(yù)先確定，如：零件存儲器、測量或清洗。因?yàn)槟ハ餮b置是流程中最昂貴的部分，所以，所有其他子流程都與其同步運(yùn)行。另外，磨床通過控制系統(tǒng)對所使用砂輪的更換進(jìn)行控制，砂輪更換則由機(jī)器人完成。

MÄGERLE公司與客戶一起對各種布局進(jìn)行了研究和落實(shí)，截至2015年底交付了20多個用于渦輪葉片的自動磨削機(jī)房。MÄGERLE所特有的技術(shù)在于磨床和測量機(jī)之間實(shí)現(xiàn)了精確的配合。一個為某一流渦輪機(jī)制造商制定的解決方案給人留下了深刻的印象：每兩臺磨床和測量機(jī)配備了一個中央機(jī)器人和一個上下料工作站，這是MÄGERLE公司迄今為止所進(jìn)行的最復(fù)雜的自動化項目。

BLOHM公司的磨床PROKOS XT也用于自動化加工復(fù)雜工件。憑借快沖程磨削工藝及其24工位快速換刀裝置，機(jī)床工作尤其高效。此多軸磨削中心不僅能進(jìn)行磨削，而且還能進(jìn)行鉆削和銑削作業(yè)，只需一次裝夾就能完成整個工件的加工作業(yè)。GreenCap®裝夾方案使加工成本得到降低，比如用于磨削非常昂貴的渦輪葉片，其中借助一臺常規(guī)注塑機(jī)在一個塑料護(hù)套中澆鑄形狀復(fù)雜的葉片。原則上，裝夾系統(tǒng)在很大程度方便了工件的搬運(yùn)以及至各道磨削作業(yè)的進(jìn)行。

這使得在一次裝夾情況下在PROKOS XT上磨削渦輪葉片成為可能。另外，BLOHM公司去年還開發(fā)了新的軟件包SmartCAM，它是為組合加工中心(如PROKOS XT)量身定制的，它在很大程度上降低了裝備和調(diào)試時間。借助這些模塊能將自動化進(jìn)一步擴(kuò)展至整個機(jī)組，機(jī)組具有相應(yīng)的周邊設(shè)備和一臺機(jī)房計算機(jī)。早在1983年，BLOHM公司就推出了第一臺全自動磨削中心。過去幾年中共交付了8臺用于自動加工傳動部件的設(shè)備，目前它們都已被全部用于多班制運(yùn)行。

聯(lián)合磨削集團(tuán)(UNITED GRINDING Group)與自動化和機(jī)器人行業(yè)的制造商合作開發(fā)出自己所特有的解決方案。很多集成了磨床的項目只能在制造商和客戶緊密合作之下通過高度自動化流程得以實(shí)現(xiàn)。未來，聯(lián)合磨削集團(tuán)將一同推動其進(jìn)一步發(fā)展。