机床的灵活重构
时间：2011-05-08 阅读：875
| 未来生产设备的趋势 生产过程改变和工艺创新往往需要更换成套的设备，因为旧设备已不适合经济型生产。促使了高生产率的刚性生产线发展成可生产多品种零件族的柔性加工单元，能够在较少人工干预的情况下无次序地进行加工。但是，由于加工单元的一些部件大多数情况下利用率不高，由此导致了很高的机床使用费用。因此，对于工件数量较多的加工情况采用这种设备模式进行加工仍然是不经挤的。 集生产线和加工单元的优点于一体 可重构的机床系统可以使生产线和加工单元的优点集于一体。在进行重构时，可重构性是涉及到改变机床或机床系统运动坐标轴的结构配置和（或）改变加工的结构。这种柔性化的加工模式能显著降低机床的使用费用，因为，在这里只需要花费买际使用的设备费用。一个加工任务在开始时，制造厂家只要购置直接为解决其加工任务所需的模块，这样，就能保持较低的投资总额和机床的小时使用费用。当每一次重构机床时，人们只要购买附加需要的模块，所以可明显减少后续投资。可以通过租借的方式来使用模块，当要租借时，从联营的某一公司处取得机床的模块，可以按比例结算的方式来分摊费用。能以快捷方式使备用模块投入使用的这种公司内部合伙经营，缩短了新产品生产的启动时间、同样也缩短了修理或维护的停机时间。 可重构的系统，从一开始就必须作为模块化结构来进行开发，此外，为了系统的可改装性肯定要做比迄今传统机床还要多的附加工作、并且要包含符合目前机床调试的所有功能。为此，新的辅助设备和新的控制结构模式是*的。 以具有一定接口的独立模块作为目标 在构造上，可重构的机床与传统机床有根本上的区别。首先，传统的机床是按刚性来进行设计的。少量*的接口（例如导轨或驱动装置）形成实体的系统界限（在滑台和导轨上），这个系统界限是与功能的系统界限（例如驱动的直线轴）是不一致的。 要快速和简单地重构机床，各个部件功能界限和实体界限绝大部分必须要重合，目标是要为有限的、明确确定的任务范围设计出具有一定接口的独立模块，到时就可利用这些模块严格根据加工任务来组装的机床系统，而今后可以通过添加、更换或去掉某些模块来适应变化的加工要求。 为了满足不断提高的精度要求，当今的传统机床对其*的机械装置已采用附加的电子补偿技术。对于情密加工来说，在所有机床配置中，由于必须要具有在运动、动态和热变形方而的良好特性，未来将采用基于模型的控制方案，通过控制系统同时对这些机床模型进行分析处理，以便对机床的状态进行调整。 只需要与进行加工时一样多的同步运动的轴 可重构分为系统级和机床级。目前，生产线的运行往往要经历产量从低到连续增加，达到预定产量，zui后又下降直到设备停运的过程，为这种生产方式设计的加工设备大约只能工作其寿命时间的一半。在产品和技术创新周期愈来愈短，产品品种不断增多的情况下，这样的生产线就愈来愈不能获利。而可重构的系统，可随着产品需求量的增加，扩充其加工能力。当需加工新的变型品种，可重构的系统通过改变或添加加工工序来实现。 在机床级的层面上可以对加工任务进行类似的调整。通过改变运动使机床的加工区适应不同规格的工件。不需把加工进行转移或购买新机床，理想的情况下，可重构机床只需增加必要的运动长度。 与5轴加工中心相比较，可重构机床操作更为简单。其只使用加工所需的多个同步运动的轴。并可以变换加工工艺，快速地把铣削主轴变为磨削主轴或者更换激光装置，以便一旦必要将其余机床进行调整。从用户的咨询可看出，当今的机床，对工艺变换、加工区的适应或可调整性的改善并非尽如人意。 可重构机床特别适合加工多变型品种的工件族，尤其是已有好几代的产品还在继续进行开发的工件族。以较高数量的同一个坯件在一台总是能适合各种不同成品件加工的机床上进行。例如，为了加工与缸盖接合表面有着不同倾度的缸体，开发一台能在几分钟内可重新进行配置的机床。采用具有多个主轴的铣床或者把车床改装成的车—铣中心，加工大型工件时可以采用具有相应运动坐标轴和刀具的多个加工装置同时进行加上。在多年后需要保证供应备件的成批生产中，在生产结束后只需要保留部分模块。 轴配置的定义 在配置时，用模块化的标准部件组成一台新的机床。用户从带有模块数据说明的实体模块库中选择合适的并将其进行组合。在机床几何关系数据块中反映了模块的堆叠和装配的位置。利用几何关系数据块，通过同模块敬据块的组合产生具有完整地描述机床构建数据块（图1）。 |