给孔加工做“心电图”

文章来源:马波斯中国 点击数:542 发布时间:2018-08-24
一边在加工中心的加工区域内刀具正按照事先编订好的程序对工件进行钻孔加工,另一边在工作台旁边的操控区域一台电脑显示屏上不同颜色的曲线随着加工的进行也在不断变化前进着,画面像极了我们体检时的心电图,只不过轨迹上下跳跃的幅度没有那么夸张而已。“平稳、可靠的加工才是我们所需要的。” 烟台天成机械有限公司数控技术部主管邢燕飞如是说。
给孔加工做“心电图”

人会生病,为尽早知道身体状况所以需要定时体检,设备亦然。

当然与人的生病不太相同的是,设备的“生病”并不一定就是设备本身出了问题,有可能是程序设定出了问题,或者加工过程中有一些不可控因素或者意外出现,从而导致加工过程中刀具崩刃(非正常加工磨损)、工件报废,更有甚者可能会导致主轴损坏进而导致机床“瘫痪”。

对烟台天成机械有限公司(以下简称烟台天成)而言,虽然主轴损坏、机床“瘫痪”这样重大的加工事故没有发生过,但是刀具崩刃的事情以前有过,工件报废的经历也曾发生过。“烟台天成使用的加工刀具都是进口的,损坏一把都是成千甚至上万元,”对此主管邢燕飞不无心疼地说,“而且不同于普通的小型零部件加工,一个工件材料成本一般不会太高。烟台天成加工的都是风电领域的大家伙,如果报废,那成本就得十几万呀。”

名不见经传的烟台天成

中国风电行业近十年的飞速发展是业界有目共睹的,虽然期间也经历过短期的下滑,但整体形势向好,所以一直也是资本和企业竞逐的重点领域之一。烟台天成于2015年底注册成立,从入行时间和时机来说都算不上最佳,但是就是这么一个看似不起眼的新人一入市便搅乱了整个风电行业的回转支承市场,并迅速跃居行业领先地位,从而进入业界视野。

一切都非偶然,烟台天成的快速崛起与其母公司烟台浩阳机械有限公司(以下简称浩阳机械)几十年丰富的加工经验显然有着密不可分的关系。“浩阳机械主打产品之一就是回转支承类产品,当然主要是用在工程机械领域。”邢燕飞介绍说,“2017年浩阳机械还被国内工程机械领域某龙头企业评委优秀供应商的第一名。”其加工实力自是不容小觑。

本着“打破国外技术垄断,发展壮大中国制造”的决心,浩阳机械的高层经过审慎的市场调研及反复的客户试样之后,终于下决心进军风电行业回转支承产品市场,并凭借过硬的产品质量以及诚信的企业文化迅速打开市场赢得了用户的青睐,现在还是国际某知名能源科技公司的铁杆供应商,为其提供变桨和偏航类回转支承产品。

面对纷沓而至的订单,年轻的烟台天成毕竟产能有限,“对烟台天成而言,产品质量是第一位的,减少加工中的异常崩刀,保证平稳、可靠的加工才是保证高效率和高质量的关键。邢燕飞如是说。在加工过程中引入“心电图”检测也正是源于烟台天成对成本控制和产品高品质的严格要求所导致。

从左至右依次为:马波斯(上海)商贸有限公司 Artis产品部门 于永康工程师、烟台天成机械数控技术部主管 邢燕飞女士及马波斯(上海)商贸有限公司 MCF部门经理周一勤先生
从左至右依次为:马波斯(上海)商贸有限公司 Artis产品部门 于永康工程师、烟台天成机械数控技术部主管 邢燕飞女士及马波斯(上海)商贸有限公司 MCF部门经理周一勤先生

钻孔之痛

钻孔是机加工过程中再普通不过的加工工艺,然而就是这样一个看似普通的加工工艺却成为经常让烟台天成感到头疼的事儿。究其原因,还是因为待加工工件个头太大了。

因为是风电用回转支撑类产品,烟台天成需要加工的工件尺寸一般直径在2.5m~4m之间,工件厚度200~300mm,除了面加工之外,钻孔是主要的加工工艺,一般每个产品需要钻孔数从90多个到120多个不等,其中不乏长径比6倍径以上的通孔。为了提高生产效率,烟台天成购置了进口刀具,采用主流的U钻或中心钻的加工工艺,或许是因为工件太厚,钻孔深度大而且数量大,再加上钻孔过程中产生的大量铁屑会加剧刀具的磨损或不规格破损,因为没有时时监控系统因此加工过程中产生的刀具崩刃现象时有发生。“如果发现不及时损坏的就不仅仅是刀片了,还有夹头甚至刀杆,那样损失就更严重了。”邢燕飞描述说。为了减少这种情况的发生,烟台天成在进行钻孔加工时,每加工一段时间就要人为停机检查一下刀具,“为了防患于未然,我们更换刀具都是在刀具在正常磨损报废前,但即便这样依然无法阻止意外发生。”这可愁怀了主管邢燕飞。

烟台天成机械数控技术部主管 邢燕飞女士
烟台天成机械数控技术部主管 邢燕飞女士

得知刀具监控的存在

2017年CIMT(中国国际机床展览会)展会之后,烟台天成某刀具供应商告诉邢燕飞说他们公司新推出了刀具监控系统,这个系统对于解决烟台天成孔加工过程中的困惑应该很有帮助。

“其实在此之前,我也多方了解到一些有关刀具监控的技术,很多国外进口的高端机床自身也会带有类似的功能,就是通过对加工过程中电流、电压或者扭矩等参数的监测起到对刀具加工过程进行监测的效果。”邢燕飞说,“可惜当时我们这台国产设备并不具备这样的功能,而且其配备的西门子828D数控系统也只能进行简单的人为设置,实际操作起来相当麻烦,所以没有实质性解决。”

所以当邢燕飞听说这家刀具供应商有专门的刀具监测系统推出时,还是很激动的,可是老天弄人,因为烟台天成这台加工中心配备的西门子828D不能接受Profibus总线协议,只能通过I/O接口实现,而这家供应商经过再三的方案研讨,最终只能给出“无法对接”的无奈。剧情急转让满心欢喜的烟台天成再次陷入困境。

Artis让问题柳暗花明

既然有专业的刀具监控系统,这家不行,那是否别的企业可以解决接口问题呢?答案是肯定的。

经过一番上网查询,马波斯的Artis以极高的出镜率引起了邢燕飞的注意,而且其描述的情况与烟台天成遇到的问题极为吻合,于是通过网上预留的信息邢燕飞拨通了马波斯Artis的技术服务人员于永康的电话。

“当时我正在出差的路上,电话打过来之后,问清了对方的问题,根据初步判断,这个问题Artis遇到过,完全可以解决。”于永康回忆说,“作为专业的刀具监控解决方案供应商,马波斯的Artis具有丰富的应用经验,汽车行业居多,虽然在此前风电领域涉足不多,但是处理PLC接口的问题、机床改造、集成的经验丰富,具有相当实力的技术储备。”

出差回来后的于永康第一时间赶到烟台天成,经过现场的考察与交流,于永康与邢燕飞进行了详细的技术分析与对接,在省略了试用的过程中,双方一拍即合,直接签署了技术合作协议。

马波斯公司 ARTIS CTM刀具监控视频

马波斯公司 ARTIS CTM刀具监控视频

终于等到Artis

此后Artis快马加鞭,针对烟台天成的加工工况量身定制了解决方案,并在一个多月后顺利完成了机床加装刀具监测系统的改造和装配工作,一切就绪。接下来正式进入Artis的表演时间了。

Artis为烟台天成设置了64把刀具容量的自动监控系统,而且内存还可继续拓展。通过自动换刀,Artis系统具备的自学习功能可以根据加工参数自动获取警戒线,时时反映加工过程中主轴扭矩和振动情况,并形象的显示在电脑屏幕上,一目了然。

马波斯Artis

马波斯Artis

“我最早接触刀具监控,普遍的说法就是通过监控加工过程中主轴的扭矩和振动的变化来反馈刀具的情况。”邢燕飞介绍说,“但是因为我们首台安装Artis刀具监控系统的设备因为数控系统版本问题无法显示扭矩,所以Artis给我们的方案是用功率来代替,也就是监控孔加工过程中的电流和电压的时时变化。”

自从加装了Artis的刀具监控系统之后,烟台天成的孔加工环节从以前的“心里没底”变成了现在的“可视化”,从而让加工变得更加可控,也很好的达到了预期保护刀具、夹头、刀杆乃至工件的目的。据悉在没使用Artis刀具监控系统之前,工件在进行孔加工过程中,为保险起见都会人为停机检查,但是现在这个环节就没必要了,90多个孔甚至120个孔都是一次加工完成不用再停机。仅此一项每个工件的钻孔时间就会减少不到一个小时。

从左至右依次为:马波斯(上海)商贸有限公司 Artis产品部门 于永康工程师、烟台天成机械数控技术部主管 邢燕飞女士及马波斯(上海)商贸有限公司 MCF部门经理周一勤先生
从左至右依次为:马波斯(上海)商贸有限公司 MCF部门经理周一勤先生、烟台天成机械数控技术部主管 邢燕飞女士及马波斯(上海)商贸有限公司 Artis产品部门 于永康工程师

“其实Artis刀具监控系统带给烟台天成的意义不仅仅在于提高了效率、降低了刀具损耗,更重要的是借助可视化的报警画面来反过来分析工艺从而很好的做到后续加工的预防工作。”技术出身的邢燕飞对工艺分析相当感兴趣,“通过对电流、振动等参数的可视化,分析加工开始时、过程中以及抽刀后的图形变化可以逐渐摸索出图形规律,从而根据实际调整加工工艺、参数的设置。”

因为跟Artis的成功合作,去年年底烟台天成又购置了一套Artis刀具监控系统安装在了另外一台加工设备上。“现在还有6台设备都在到厂的路上,也都是要配备Artis刀具监控系统的。”对于将来,邢燕飞表示:“虽然现在只是在孔加工环节安装了刀具监控,但是以后不排除会拓展到其他加工环节,毕竟有了时时监测的‘心电图’,加工才更有保障。”

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关于烟台天成

烟台天成机械有限公司于2015年在烟台经济开发区成立,公司注册资金1亿元,总投资6亿元人民币,建立全新风电用回转支承生产线,为减少污染,发展新能源担当责任。

公司将致力于新能源装备制造,专注于回转支承的研发与制造,可提供中心滚道直径Φ200mm-5000mm范围的各类回转支承。公司主要产品为风力发电用变桨与偏航轴承。