CCMT2016組合機床、自動線及柔性自動線展品評述

中國機床工具工業(yè)協(xié)會組合機床分會

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CCMT2016組合機床、自動線及柔性自動線展品評述

中國機床工具工業(yè)協(xié)會組合機床分會

這次展覽會國內(nèi)外組合機床行業(yè)參展企業(yè)很少，因為行業(yè)的特殊性，行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的組合機床及柔性自動線都是為客戶量身定做的，終驗收一般在客戶現(xiàn)場，時間不容易與展會同步，即使同步客戶也不一定同意參展。

參展的國內(nèi)組合機床及柔性生產(chǎn)線制造廠如大連機床集團有限責任公司、北京北方紅旗組合機床廠、江蘇恒力組合機床股份有限公司及臺州路橋景耀數(shù)控機床廠等。

大連機床

大連機床集團積極開發(fā)面向汽車零部件加工的柔性智能制造系統(tǒng)，設(shè)計開發(fā)多種式高速加工中心、立式加工中心和桁架機器人組成的柔性自動線。圖1是大連機床集團展出了一條轉(zhuǎn)向節(jié)加工智能柔性生產(chǎn)線。轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車的重要部件，隨著國內(nèi)汽車銷量的不斷增長，汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的需求量也必將進一步增加。目前國內(nèi)汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的生產(chǎn)方式主要是依靠通用機床進行單機加工，所以針對汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的加工，開發(fā)智能柔性生產(chǎn)線具有極大市場前景。

該生產(chǎn)線是加工汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的智能柔性生產(chǎn)線，由4臺TD700立式鉆削中心機床、3臺DL—20M/600數(shù)控車床、輸送桁架、3臺機器人、二維視覺識別裝置以及隨行緩存臺、過渡臺、上料臺、下料臺等部件組成（見圖2）。

該生產(chǎn)線對轉(zhuǎn)向節(jié)進行了合理的工藝流程安排，實現(xiàn)工件從毛坯上料到成品下料的全自動智能生產(chǎn)。為降低勞動成本，提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，針對不同的加工工序選用了合理的金屬切削設(shè)備，具有較高的生產(chǎn)加工穩(wěn)定性和可靠性。

1. OP10工序

轉(zhuǎn)向節(jié)在機床內(nèi)姿態(tài)及夾緊形式如圖3所示，該工序所用金切設(shè)備為DL-20M/600數(shù)控車床。通過機床四爪卡盤自動夾持轉(zhuǎn)向節(jié)φ40mm外圓，將轉(zhuǎn)向節(jié)右側(cè)端面、φ46mm、φ47mm外圓及φ42mm、φ29mm內(nèi)孔在一次裝夾下加工成品。

圖1　大連機床集團展出的轉(zhuǎn)向節(jié)加工智能柔性生產(chǎn)線

2. OP20工序

轉(zhuǎn)向節(jié)在機床內(nèi)姿態(tài)及夾緊形式如圖4所示，該工序所用金切設(shè)備為DL-20M/600數(shù)控車床。加工轉(zhuǎn)向節(jié)的專用夾具固定在機床的主軸上，夾具芯軸上的漲緊套將轉(zhuǎn)向節(jié)的φ29mm內(nèi)孔漲緊，夾具底座上的防轉(zhuǎn)軸緊靠在轉(zhuǎn)向節(jié)的φ44mm外圓上。在一次裝夾下將轉(zhuǎn)向節(jié)的左側(cè)端面、φ41mm外圓、3×15°倒角及4.8mm寬空刀、φ37mm內(nèi)孔加工成品。

3. OP30工序

轉(zhuǎn)向節(jié)在機床內(nèi)姿態(tài)及夾緊形式如圖5所，該工序所用金切設(shè)備為TD700立式鉆削中心機床。加工轉(zhuǎn)向節(jié)的專用夾具固定在立式鉆削中心的工作臺上，專用夾具分兩個工位，左側(cè)為Ⅰ工位，右側(cè)為Ⅱ工位。

Ⅰ工位轉(zhuǎn)向節(jié)定位及夾壓形式：以轉(zhuǎn)向節(jié)右側(cè)端面為定位基面，φ42mm孔及φ41mm外圓為定位基準，以φ47mm外圓為角向定位基準，限制轉(zhuǎn)向節(jié)六個自由度。兩個旋轉(zhuǎn)式夾緊液壓缸分別夾壓在φ46mm及φ41mm外圓上。

Ⅱ工位轉(zhuǎn)向節(jié)定位及夾壓形式：以轉(zhuǎn)向節(jié)φ42mm孔及φ41mm外圓為定位基準，以φ30mm孔為軸向及角向定位基準，限制轉(zhuǎn)向節(jié)六個自由度。兩個旋轉(zhuǎn)式夾緊液壓缸分別夾壓在φ46mm及φ41mm外圓上。

Ⅰ工位轉(zhuǎn)向節(jié)加工內(nèi)容：在一次裝夾下將轉(zhuǎn)向節(jié)φ42mm端面、φ30H8mm孔、M32×1.5—6H螺紋及1×45°螺紋孔口倒角加工成品。

Ⅱ工位轉(zhuǎn)向節(jié)加工內(nèi)容：在一次裝夾下將轉(zhuǎn)向節(jié)φ4 2 m m端面、φ26H9mm、φ28M7mm孔、M30×1.5—6H螺紋及1×45°螺紋孔口倒角加工成品。

4. OP40工序

轉(zhuǎn)向節(jié)在機床內(nèi)姿態(tài)及夾緊形式如圖6所示，該工序所用金切設(shè)備為DL—20M/600數(shù)控車床。加工轉(zhuǎn)向節(jié)的專用夾具固定在機床的主軸上，夾具芯軸上的漲緊套將轉(zhuǎn)向節(jié)的φ26mm內(nèi)孔漲緊，夾具底座上的防轉(zhuǎn)軸緊靠在轉(zhuǎn)向節(jié)的φ44mm側(cè)棱上。在一次裝夾下將轉(zhuǎn)向節(jié)的φ44mm圓柱內(nèi)在84.7mm長度上的各孔及空刀加工成品。

5. OP50工序

該工序所用金切設(shè)備為TD700立式鉆削中心機床。加工轉(zhuǎn)向節(jié)的專用夾具固定在立式鉆削中心的工作臺上。轉(zhuǎn)向節(jié)以φ42mm孔及φ41mm外圓為定位基準，以φ30mm孔為軸向及角向定位基準，限制轉(zhuǎn)向節(jié)六個自由度。兩個旋轉(zhuǎn)式夾緊液壓缸分別夾壓在φ46mm及φ41mm外圓上。在一次裝夾下將轉(zhuǎn)向節(jié)的φ45mm凸臺、φ26mm孔、1×45°及6×20°倒角加工成品。

圖2　大連機床集團展出的智能柔性生產(chǎn)線布局圖

圖3

圖4

圖5

圖6

6. OP60工序

轉(zhuǎn)向節(jié)在機床內(nèi)姿態(tài)及夾緊形式如圖7所示，該工序所用金切設(shè)備為TD700立式鉆削中心機床。加工轉(zhuǎn)向節(jié)的專用夾具固定在立式鉆削中心的工作臺上，專用夾具分兩個工位，左側(cè)為Ⅰ工位，右側(cè)為Ⅱ工位。

Ⅰ工位轉(zhuǎn)向節(jié)定位及夾壓形式：以轉(zhuǎn)向節(jié)φ40mm面為定位基面，φ34.5mm孔為定位基準，以φ30mm孔為角向定位基準，限制轉(zhuǎn)向節(jié)六個自由度。旋轉(zhuǎn)式夾緊液壓缸夾壓在M30×1.5-6H螺紋孔孔口倒角上。

Ⅱ工位轉(zhuǎn)向節(jié)定位及夾壓形式：以轉(zhuǎn)向節(jié)φ40mm面為定位基面，φ34.5mm孔為定位基準，以φ10mm孔為角向定位基準，限制轉(zhuǎn)向節(jié)六個自由度。推拉式夾緊液壓缸夾壓在M30x1.5-6H螺紋孔孔口倒角上。

Ⅰ工位轉(zhuǎn)向節(jié)加工內(nèi)容：在一次裝夾下將轉(zhuǎn)向節(jié)42mm高凸臺、凸臺上M17×1.5—6H、M16×1.5—6H螺紋孔、2—φ10mm、φ5mm、φ4mm孔以及2處錐面加工成品。

Ⅱ工位轉(zhuǎn)向節(jié)加工內(nèi)容：在一次裝夾下將轉(zhuǎn)向節(jié)37mm高凸臺、凸臺上2—M12×1-6H螺紋孔、2—φ5.7mm孔、2—φ4mm孔以及2處錐面加工成品。

7. OP70工序

轉(zhuǎn)向節(jié)在機床內(nèi)姿態(tài)及夾緊形式如圖8所示，該工序所用金切設(shè)備為TD700立式鉆削中心機床。加工轉(zhuǎn)向節(jié)的專用夾具固定在立式鉆削中心的工作臺上，專用夾具分兩個工位，左側(cè)為Ⅰ工位，右側(cè)為Ⅱ工位。

Ⅰ工位轉(zhuǎn)向節(jié)定位及夾壓形式：以轉(zhuǎn)向節(jié)的φ46mm、φ41mm外圓為定位基準，以φ30mm孔為軸向及角向定位基準，限制轉(zhuǎn)向節(jié)六個自由度。兩個旋轉(zhuǎn)式夾緊液壓缸分別夾壓在φ53.5mm及φ41mm外圓上。

Ⅱ工位轉(zhuǎn)向節(jié)定位及夾壓形式：以轉(zhuǎn)向節(jié)φ42mm孔及φ41mm外圓為定位基準，以φ30mm孔為軸向及角向定位基準，限制轉(zhuǎn)向節(jié)六個自由度。兩個旋轉(zhuǎn)式夾緊液壓缸分別夾壓在φ46mm及φ41mm外圓上。

Ⅰ工位轉(zhuǎn)向節(jié)加工內(nèi)容：在一次裝夾下將轉(zhuǎn)向節(jié)φ41mm外圓上的φ10mm孔加工成品。

Ⅱ工位轉(zhuǎn)向節(jié)加工內(nèi)容：在一次裝夾下將轉(zhuǎn)向節(jié)的φ45mm凸臺、1x45°及6x20°倒角加工成品。

8. 輸送機器人

機器人型號M-20iA，最大負載20 kg，臂展1810 mm，重復(fù)定位精度±0.08 mm（見圖9）。在第2與第3臺機器人的安裝載板上各安裝一個隨行緩存臺，跟隨機器人一起運行，隨行緩存臺上安裝2臺氣爪，用來夾持緩存工件。

9. 機器人手爪

圖7

圖8

1號機器人采用雙手爪形式，抓取方式見右圖，分別對應(yīng)OP10 與OP20數(shù)控車床的上下料（見圖10）。

2號機器人采用單手爪形式，如圖11所示，手爪共有3種抓取姿態(tài)，可滿足OP30、OP40、OP50機床中的工件裝夾姿態(tài)。每道工序間工件姿態(tài)通過隨行緩存臺以及過渡臺2來實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。

圖9

圖10

圖11

3號機器人采用單手爪形式，見圖12，手爪共有2種抓取姿態(tài)，可滿足OP60、OP70機床中的工件裝夾姿態(tài)。每道工序間工件姿態(tài)通過隨行緩存臺來實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。

圖12

大連機床集團還展出了一條缸蓋柔性制造生產(chǎn)線（見圖13）。展品由3臺HDL50三坐標加工中心單元和精密桁架機械手組成。大連機床集團展出的EA型缸蓋加工柔性線，是國內(nèi)先進的汽車發(fā)動機缸蓋柔性生產(chǎn)線。

EA型缸蓋加工柔性線是為國內(nèi)先進的汽油氣缸蓋加工示范線，性能和精度指標達到國外同類產(chǎn)品水平。柔性線用于加工鑄鋁合金汽油機4缸缸蓋，由18臺HDL50三坐標加工中心單元組成，各主機配A軸或B軸轉(zhuǎn)臺，針對缸蓋的前后面、頂?shù)酌婕斑M、排氣面進行銑、鉆、擴、鉸、攻絲等工序加工。

自動線采用精密桁架機械手敏捷物流輸送，自動裝、卸料。通過機械手上、下料，缸蓋加工姿態(tài)機械手自動轉(zhuǎn)換，效率高。各主機配備專用夾具，定位準確，夾緊可靠。配備切削液上供裝置和上排裝置可滿足集中冷卻系統(tǒng)供液、排屑，切削液加壓供給主軸內(nèi)冷，使自動線更加綠色、環(huán)保。

自動線采用的大連機床自主研發(fā)的HDL50臥式三坐標加工中心單元，主軸功率大，可提高工件的金屬切除率，縮短加工節(jié)拍，特別是用于鑄鋁合金缸蓋加工。主軸轉(zhuǎn)速高，能夠滿足被加工零件面、孔高效加工；主軸冷卻采用水冷卻方式，更有效地降低了主軸定子和前端軸承的發(fā)熱量，保證主軸回轉(zhuǎn)圓跳動精度，滿足工件加工精度要求。機床配置的在線實時手動換刀裝置可以在不影響機床工作的情況下，完成刀具交換任務(wù)，提高了機床自動化程度。該自動線整體設(shè)計水平先進，可滿足國內(nèi)外汽車等行業(yè)零部件加工。

圖13　大連機床集團展出的EA型缸蓋加工柔性自動線

江蘇恒力

江蘇恒力組合機床股份有限公司展出了HPC63臥式加工中心（見圖14）。HPC系列臥式加工中心是德國VOGTLAND公司與江蘇恒力組合機床有限公司合作生產(chǎn)的新一代高性能模塊化加工中心，該系列產(chǎn)品是針對汽車、發(fā)動機和摩托車行業(yè)大批量制造而研發(fā)的，具有高速度、高精度、高效等特點，即可以單機使用，也適合多機組成自動線和柔性加工生產(chǎn)線。

圖14　HPC63臥式加工中心

主要參數(shù)和性能指標

機床主要由精密三坐標單元、旋轉(zhuǎn)工作臺等組成，主軸部件具有X、Y、Z三個軸向運動，自動換刀裝置和鏈式刀庫安裝于機床立柱上，具有最短的刀具交換路徑，顯著節(jié)省刀具交換時間，各運動軸采用高剛性滾柱直線導(dǎo)軌、精密滾珠絲杠、光柵尺組成，保證機床具有良好的精度、剛性、穩(wěn)定性和快速響應(yīng)等特性。

路橋景耀

臺州市路橋景耀數(shù)控機床廠是專業(yè)生產(chǎn)精密鏜銑動力頭系列、數(shù)控（硬軌、線軌）滑臺系列、數(shù)控專機，并根據(jù)行業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)特性提供模塊化組合設(shè)計、制造方案，有效提高生產(chǎn)能力并能按照客戶要求產(chǎn)品的應(yīng)用方向，開發(fā)生產(chǎn)柔性生產(chǎn)線（見圖15）。

展覽后的思考

大連機床集團展出的兩條柔性生產(chǎn)線在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人類社會對產(chǎn)品的功能與質(zhì)量的要求越來越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，產(chǎn)品的復(fù)雜程度也隨之增大，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式受到了挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)不僅對中小企業(yè)形成了威脅，而且也困擾著大中型企業(yè)。因為，在大批量生產(chǎn)方式中，柔性和生產(chǎn)率是相互矛盾的。眾所周知，只有品種單一、批量大、設(shè)備專用、工藝穩(wěn)定、效率高才能構(gòu)成規(guī)模經(jīng)濟效益；反之，多品種的小批量生產(chǎn)，設(shè)備的專用性低，在加工形式相似的情況下，頻繁的調(diào)整工夾具，工藝穩(wěn)定難度增大，生產(chǎn)效率勢必受到影響。為了同時提高制造工業(yè)的柔性和生產(chǎn)效率，使之在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品成本，最終使中小批量生產(chǎn)能與大批量生產(chǎn)抗衡，柔性自動化系統(tǒng)便應(yīng)運而生。幾十年來，從單臺數(shù)控機床的應(yīng)用逐漸發(fā)展到加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)，使柔性自動化得到了迅速發(fā)展。

圖15　臺州市路橋景耀數(shù)控機床廠展位

柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲運系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工對象變換的自動化機械制造系統(tǒng)，柔性制造系統(tǒng)是一種技術(shù)復(fù)雜、高度自動化的系統(tǒng)，它將微電子學、計算機和系統(tǒng)工程等技術(shù)有機地結(jié)合起來，理想和圓滿地解決了機械制造高自動化與高柔性化之間的矛盾。

開發(fā)柔性組合機床及柔性自動線是組合機床行業(yè)大勢所趨。在中國的行業(yè)企業(yè)中已經(jīng)開發(fā)生產(chǎn)出具有國內(nèi)先進水平的柔性組合機床及柔性自動線，取得了一些經(jīng)驗。在我國各大汽車廠中，國產(chǎn)的柔性自動線不斷被采用，并已經(jīng)取得了可觀的經(jīng)濟效益。

隨著我國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)量的快速增加，汽車的換代越來越快。柔性加工生產(chǎn)線是今后發(fā)動機缸體、缸蓋以及其他汽車零件加工的主要技術(shù)裝備。進一步加快高速加工中心的發(fā)展，加快智能化物流系統(tǒng)研發(fā)。提供高質(zhì)量的柔性加工生產(chǎn)線，是中國組合機床行業(yè)迫切需要解決的問題?！?/p>