用立式车床实现多工序制造

作者:WALTER FRICK 文章来源:弗戈工业在线 发布时间:2011-08-09
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在车削领域,对机床高效利用的要求超过以往。灵活性、紧凑的设计以及易于集成的自动化功能都支持着偏好于立式车床的系统设计。自动化水平也在一直提高。

当被问及立式车床当前最重要的发展趋势时,位于奥地利Hallein的Emco 集团首席执行官Stefan Hansch博士以一连串的开发项目作为回答:“我们在半年之前推出的Emcovertical VT250产品拓展了我们的产品阵营,给这款设备增加送入部件拣选功能的目的在于,能够在不配置额外设备的情况下自行将工件毛坯装入。”如今,除了诸如龙门式装载机、转轴装载机和机器人单元这些标准化的自动解决方案之外,我们可以按极为出色的性价比提供一种智能化的自动化解决方案。

采用这款机床时,用户可以依赖自动化解决方案以确保短的装载时间、较高的稳定性、简单的编程和操作、紧凑的机床尺寸以及最优化切屑流动的实现:“这款机床非常迅速地在市场上确立了自己的影响力;因此推出其延伸产品将是合理的举措,我们将在汉诺威EMO上完成新产品的推出。”


图1 用于排列工件的拣取型车床能够在不需其他自动化设备帮助的情况下,自行将毛坯件装载到位

在任何经济形势下EMO都是展示技术趋势的重要平台

据Hansch认为,选择立式车床是因为,“据客户说,最为常见的原因是,作为多功能的应用,立式车床往往具有紧凑的占用面积以及一体化的自动化功能。”在汉诺威EMO 2011上,Emco将延伸和加强立式车床系列产品。Hyperturn系列将得到一款新机床的补充,而且,“我们将为Hyperturn系列的展出准备颇具吸引力的自动化解决方案。”Hansch在归纳自己的期望时说,“EMO无论在何种经济形势下,都是一个展示机床结构未来发展趋势的中心平台,无论是经济危机还是经济不稳定的状况下。因此我们期望在国际层面上建立令人感兴趣的联系,并让我们有机会再次成为能够提供灵活度高的产品的供应商,以具备满足复杂完整解决方案所需。”据位于Stuttgart的Hommel公司负责Okuma机床的高级产品经理Patrick Marx表达的意见,立式车床的趋势在近年来转向了“尽量能够执行重型工件完整制造的机床。”这个意见得到了诸如对电动工具站连续性要求的确认。对于车削直径超过1000mm的车床,通常客户想要获得超长的Y轴行程,以便减少装卡次数;用尽量少的机床,完成工件的加工。


图2 配备Y-B转台和副主轴的立式车床能够加工工件的背面

机床自动化水平明显提升

更多客户想要拥有诸如Super Nurbs这样的高速功能。机床自动化水平正在稳步提升,对托盘更换器和输送系统的需求量也是一直上升,目的是能够在加工期间同时将新工件装载到位,或者尽量减少生产用人。对于难加工工件的加工,市场目前需要压力高达150bar的高压加工设备。在EMO上,Okuma将作为世界顶级厂商展出新型5轴立式车/铣加工中心VTM-1200YB,其车削直径可达1200mm,工件重量可高达5000kg。


图3 位于Göppingen的MAG欧洲公司立式车床全球产品总监Eike Fretzer表示:“为了能够长期以高生产率进行制造,客户需要那些能够在需要时以最新技术升级的车床产品。”

对于位于Esslingen的Index公司的市场营销首席执行官Reiner Hammerl来说,立式车床的发展焦点被集中在:“特别是将磨削工艺集成到工件的综合加工过程中,这里特别指出我们配备了Y-B转台的V160G,其副主轴设计使其可以在工件背面执行加工,并达到最高的精度。”

据我们所了解,即使在Index基本型式的机床上也具有这样的好处,机床在设计上提供了出色的对工作区的接近能力,其产品不仅简化了刀具配置,还能够集成所有类型的技术:“因为这些优点以及灵活的输送系统,我们的客户能够针对市场快速变化的要求做出迅速而高效的反应。”


图4 这款立式车削中心配备了铣/车主轴和圆筒面磨削单元,可在一次装卡内完成车削、铣削、钻孔、螺纹滚削加工

在汉诺威EMO 2011上,单主轴和多主轴机床以及长型和短型车床领域的各类新产品将被展出。参与这次展会的Hammerl期望:“市场在2011年最后1个季度,甚至在2012年都能出现明确的采购欲望。不断提升的技术要求和高级技术人才的缺乏,将通过不断提升生产率和灵活性的新型技术解决方案来解决。”我们假设,也如Hammerl所说,“EMO 2011将是一次成功的盛事。”

位于Göppingen的MAG 德国公司立式车床全球产品总监Eike Fretzer选择了发展趋势当中一个具体例子来说:“为了能够长期地以高生产率制造产品并保持灵活性,我们的客户需要灵活的机床,各项配置要符合长期技术标准,而且机床可以随时对最新技术进行升级。”

在所要加工工件的生命周期达到5年以上时,则必须能够确保立式车床的潜力能够继续发挥出来。为了尽可能以最少的投资达到必要的灵活性和可靠性,就需要推出模块化的产品系列,并将大量的技术基础和工艺智能化地集成到现有机床上。“这方面的一个例子是我们的VDM H机床,这款机床能够实现各种工件数量的经济化齿轮的制造,”Fretzer表示。通过在立式车削领域推出3款EMO新产品,“我们一方面希望满足客户的要求,另一方面,我们将引入能够在制造中提供明确附加值的新技术。”此外,Fretzer表示,“我们将展出一款曲轴加工机床,并演示我们实际业绩出色的VDM 1000机床的一项工艺创新。”


图5 并行加工的低成本首选机床

利用2个或3个转台实现同步加工

在EMO上,参展商有机会创造新的产品典范:“很明显,技术型企业一直在努力跟随趋势实现成长。我们将利用这次机会向专业人群展示,我们如何在自己广泛的机床产品和技术基础上创造出能够直接为客户增加价值的解决方案。”

“利用2个或3个转台执行同步加工的趋势强劲,而且正越来越多地出现在小批量加工作业中,”位于Sauerlach的Spinner公司销售总监Axel Spinner观察到:“例如,我们的TTC300系列机床是一款具有非常高的成本-效益比的、适用于平行加工的首选机床,这款机床的生产量一直在不断增加。几乎所有我们发货到欧洲的通用型车床都配备了用于执行综合加工的从动刀具、Y轴和副主轴。在EMO上,Spinner将展出车床和加工中心所有型号的产品。据说其中涵盖了从超精密的车床至精细加工车床,再到配备了3个转台的复杂车削单元,车削长度高达1500mm的通用车床,以及拥有多达5轴的加工中心。

那么这家公司对本次展览有什么期望呢?“汉诺威EMO一直以来都是德国制造商主场展览,鉴于当前非常良好的经济环境,我们当然对此会有很高的期望。我们期望能与熟识的客户、新客户展开更多有益的讨论,自然也期望能够在展会期间和之后达成大量明确的订单。”


图6 位于Emskirchen的Weiler公司董事会成员Michael Eisler表示:“车床发展的焦点比以往更多地集中在设备的高效利用上。”

位于Emskirchen的Weiler公司董事会成员Michael Eisler表示,车床发展的焦点,“比以往更多地放在设备的高效利用上。”这里不仅要理解当前的大趋势、能效和资源保护制造和生产,而且也自然地成为创新活动的主要目标和特色:“我们的眼光将超越这些目标,着眼于用户友好型、复杂程度不高、易于理解的人机界面上,也着眼于能够适应不同生产任务要求的极高的灵活性上。而这些特色都随着高精度、稳定性好的机床产品而体现,这些机床产品从概念设计上就能够针对用户要求进行尽大可能的适应。”

针对这些产品在EMO上的展示情况,Eisler仅表示:“Weiler客户可以期望将看到我们精密车床有趣的新技术理念,而且还能看到与能效和培训问题相关的新产品和创新。我们不想提前透露更多信息。”与此同时,对他来说,EMO就是“世界顶级机床展”。这次展览的举行正当其时,处于经济回升的中期,而且“我有信心这次展览将会给本行业带来重要的采购欲望。我期望见到许多新的有兴趣参观者并看到来自展会参加者强烈而信息灵通的需求。”


图7 旋转式车削与齿轮磨削相结合——用于齿轮硬精细加工的整个价值创造链将集中在仅几平米的面积内实现

降低单件成本的综合加工

“我们的客户一直在要求获得个性化的低单件成本的综合加工能力,这种能力通常与用一台机床进行多工序制造相关,”位于St. Georgen的J.G. Weisser Söhne公司的技术和营销首席执行官Helmut Weisser解释说。为达成这一要求,这家公司提供了既综合全面又广泛通用的机床发展计划。本计划的关键在于利用创新加工工艺来减少制造成本,如不需磨削的硬精细加工。其中一项特殊方法是通过尽量减少机床刀具的重装时间,以及实现自动化来提升灵活性,并且通过采用优化结构部件来提升可靠性。

稀缺资源的影响日益体现,能源消耗已经对制造业提出了巨大的挑战。Weisser对这种环境的响应是,推出了一个里程碑式的“Green-plus”新概念。这个新概念的关键角色是旋转式车削工艺,这一工艺“实现了梦想中的节约潜力”。总之,对于高效工件加工来说,此工艺提供了可将单件耗能因素降低到最低水平的特色集合。

“对于EMO”,Weisser表示,“我们希望得到对当前有利投资环境能够持续下去的证据。我们将在汉诺威展出单台机床和特殊技术实现多工序制造的主题,诸如以新HOT(超高速椭圆车削)系统实现的非圆面车削。”

“在本次展会期间,我们将与系统合作伙伴Kapp合作,”Weisser稍微透露了一点儿信息,“我们将演示一个联合构想的制造单元,其中包括了自动化解决方案及对汽车业工件的硬加工。”这个Weisser/Kapp联合的概念设计配备了Weisser的“旋转式车削”技术以及Kapp的齿轮磨削技术,很明显地在仅几平方米的面积内集中了整个价值创造链,而且由于装卡次数的减少无疑将带来生产质量的提升,从而“显著降低自动化加工的投资成本”。

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