關(guān)于機(jī)械加工生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢(shì)研究

摘 要：我國(guó)目前的機(jī)械加工生產(chǎn)線在節(jié)拍時(shí)間、柔性化進(jìn)展、加工精度、綜合自動(dòng)化程度、可靠性和利用率等方面都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。控制技術(shù)也由集中控制方式轉(zhuǎn)向分散控制方式。文章指出未來(lái)將向高速、高精、柔性及數(shù)字方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；生產(chǎn)線；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 12-0000-01

從20世紀(jì)20年代開(kāi)始，隨著汽車(chē)、滾動(dòng)軸承、小型電動(dòng)機(jī)和縫紉機(jī)等工業(yè)發(fā)展，機(jī)械加工制造中開(kāi)始出現(xiàn)自動(dòng)線，最早出現(xiàn)的是組合機(jī)床自動(dòng)線。機(jī)械加工制造業(yè)中有鑄造、鍛造、沖壓、熱處理、焊接、切削加工和機(jī)械裝配等自動(dòng)線，也有包括不同性質(zhì)的工序，如毛坯制造、加工、裝配、檢驗(yàn)和包裝等的綜合自動(dòng)線。采用自動(dòng)線進(jìn)行生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)有足夠大的產(chǎn)量，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝應(yīng)先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠，并在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持基本不變。在大批、大量生產(chǎn)中采用自動(dòng)線能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，縮減生產(chǎn)占地面積，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)均衡性，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

一、機(jī)械加工生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢(shì)

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和對(duì)產(chǎn)品需求的提高，高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機(jī)床及其自動(dòng)線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床生產(chǎn)線，因此，組合機(jī)床生產(chǎn)線的發(fā)展思路必須是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。機(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。復(fù)合、多功能、多軸化控制的前景亦被看好。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時(shí)，加工的形狀卻日益復(fù)雜。多軸化控制的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。另外，產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機(jī)床能夠隨時(shí)調(diào)整和適應(yīng)新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用，信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，操作者可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對(duì)機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程修改，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。在這些方面我國(guó)就先進(jìn)國(guó)家還有相當(dāng)大的差距，因此我國(guó)組合機(jī)床生產(chǎn)線高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。從以上論述可以看出我國(guó)目前的機(jī)械加工生產(chǎn)線在節(jié)拍時(shí)間、柔性化進(jìn)展、加工精度、綜合自動(dòng)化程度、可靠性和利用率等方面都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展，控制技術(shù)也由集中控制方式轉(zhuǎn)向分散控制方式，未來(lái)將向高速、高精、柔性及數(shù)字方向發(fā)展。

二、機(jī)械加工生產(chǎn)線的發(fā)展?fàn)顩r

（一）節(jié)拍時(shí)間進(jìn)一步縮短

早期的生產(chǎn)線要實(shí)現(xiàn)短的節(jié)拍，往往要采用并列的雙工位或設(shè)置雙線的辦法。現(xiàn)在主要是通過(guò)縮短基本時(shí)間和輔助時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的。縮短基本時(shí)間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具，以通過(guò)提高切削速度和進(jìn)給速度來(lái)縮短基本時(shí)間。縮短輔助時(shí)間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進(jìn)以及加工模塊由快進(jìn)轉(zhuǎn)換為工進(jìn)后至刀具切入工件所花的時(shí)間。目前，隨行夾具高速輸送裝置常用的有電液比例閥控制的或擺線驅(qū)動(dòng)的輸送裝置。

（二）柔性化進(jìn)展迅速

數(shù)控組合機(jī)床的出現(xiàn)，不僅完全改變了過(guò)去那種由繼電器電路組成的組合機(jī)床的控制系統(tǒng)，而且也使組合機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)乃至通用部件標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了或正在發(fā)生著巨大的變化。傳統(tǒng)意義上的組合機(jī)床剛性自動(dòng)線和生產(chǎn)線，也具有了一定的柔性。由數(shù)控加工模塊組成的柔性組合機(jī)床和柔性自動(dòng)線，可通過(guò)應(yīng)用和改變數(shù)控程序來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀、自動(dòng)更換多軸箱和改變加工行程、工作循環(huán)、切削參數(shù)以及加工位置等，以適應(yīng)變型品種的加工。單坐標(biāo)加工模塊由數(shù)控滑臺(tái)和主軸部件組成。雙坐標(biāo)加工模塊由數(shù)控十字滑臺(tái)和主軸部件組成，例如數(shù)控雙坐標(biāo)銑削模塊。多軸加工模塊是又一種重要模塊，主要用于加工箱體和盤(pán)類(lèi)工件的柔性組合機(jī)床和柔性自動(dòng)線。這類(lèi)模塊有多種不同的結(jié)構(gòu)形式，但基本上可分為自動(dòng)換箱式多軸加工模塊、轉(zhuǎn)塔式多軸加工模塊和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式多軸加工模塊。自動(dòng)換箱式模塊由于可在專(zhuān)門(mén)設(shè)置的多軸箱庫(kù)中儲(chǔ)存較多的多軸箱，故可用來(lái)加工較多不同品種的工件。

（三）加工精度日益提高

為了滿足用戶對(duì)工件加工精度的高要求，除了進(jìn)一步提高主軸部件、鏜桿、夾具（包括鏜模）的精度，采用新的專(zhuān)用刀具，優(yōu)化切削工藝過(guò)程，采用刀具尺寸測(cè)量控制系統(tǒng)和控制機(jī)床及工件的熱變形等一系列措施外，目前，空心工具錐柄（HSK）和過(guò)程統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制（SPC）的應(yīng)用已成為自動(dòng)線提高和監(jiān)控加工精度的新的重要技術(shù)手段。空心工具錐柄是一種采用徑向（錐面）和軸向（端面）雙向定位的新穎工具，其優(yōu)點(diǎn)是具有較高的抗彎剛度、扭轉(zhuǎn)剛度和很高的重復(fù)精度。sPc是基于工序能力的用于監(jiān)控工件加工質(zhì)量的一種方法。目前，在自動(dòng)線上這種質(zhì)量保證系統(tǒng)愈來(lái)愈多地被用來(lái)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的加工質(zhì)量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。

（四）利用率不斷改善

為提高加工過(guò)程的可靠性、利用率和工件的加工質(zhì)量，采用過(guò)程監(jiān)控，對(duì)其各組成設(shè)備的功能、加工過(guò)程和工件加工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，以便快速識(shí)別故障、快速進(jìn)行故障診斷和早期預(yù)報(bào)加工偏差，使操作人員和維修人員能及時(shí)地進(jìn)行干預(yù)，以縮短設(shè)備調(diào)試周期、減少設(shè)備停機(jī)時(shí)間和避免加工質(zhì)量偏差。故障診斷技術(shù)中的基于知識(shí)的故障診斷技術(shù)，可對(duì)自動(dòng)線運(yùn)行中產(chǎn)生的所有故障進(jìn)行診斷（而不是局限于診斷最常出現(xiàn)的故障），確定故障部位及其原因，這為迅速排除故障贏得了時(shí)間，從而顯著地縮短自動(dòng)線的調(diào)試時(shí)間和停機(jī)時(shí)間。

三、結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，自動(dòng)線的控制技術(shù)已由集中控制方式轉(zhuǎn)向分散控制方式。根據(jù)對(duì)這種新的控制模式的研究表明，采用分散控制系統(tǒng)要比采用集中控制系統(tǒng)可節(jié)省費(fèi)用。這主要是由于分散控制系統(tǒng)可減少電纜敷設(shè)費(fèi)用、減少電氣保養(yǎng)維修費(fèi)、省去控制柜臺(tái)架和無(wú)需設(shè)置集中冷卻裝置等。此外，這種分散控制系統(tǒng)由于總體配置簡(jiǎn)單，有利于加快自動(dòng)線的投入運(yùn)行，并由于一目了然的結(jié)構(gòu)配置，在產(chǎn)生故障時(shí)很容易確定故障的部位。最后，分散控制系統(tǒng)的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化也有利于降低成本和提高透明度。

參考文獻(xiàn)：

[1]李勇懷.提高機(jī)械加工效率的幾點(diǎn)思考[J].金屬加工，2012.

[2]李顯寬.數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013.