組合機床和組合機床自動線是一種專用高效自動化技術裝備,目前,由于它仍是大批量機械產品實現高效、 高質量和經濟性生產的關鍵裝備,因而被廣泛應用于汽車、拖拉機、內燃機和壓縮機等許多工業(yè)生產領域。其中 ,特別是汽車工業(yè),是組合機床和自動線最大的用戶。如德國大眾汽車廠在Salzgitter的發(fā)動機工廠,90年代初 所采用的金屬切削機床主要是自動線(60%)、組合機床(20%)和加工中心(20%)。顯然,在大批量生產的機械工業(yè) 部門,大量采用的設備是組合機床和自動線。因此,組合機床及其自動線的技術性能和綜合自動化水平,在很大 程度上決定了這些工業(yè)部門產品的生產效率、產品質量和企業(yè)生產組織的結構,也在很大程度上決定了企業(yè)產品 的競爭力。
現代組合機床和自動線作為機電一體化產品,它是控制、驅動、測量、監(jiān)控、刀具和機械組件等技術的綜合 反映。近20年來,這些技術有長足進步,同時作為組合機床主要用戶的汽車和內燃機等行業(yè)也有很大的變化,其 產品市場壽命不斷縮短,品種日益增多且質量不斷提高。這些因素有力地推動和激勵了組合機床和自動線技術的 不斷發(fā)展。
1 組合機床品種的發(fā)展重點
在組合機床這類專用機床中,回轉式多工位組合機床和自動線占有很重要的地位。因為這 兩類機床可以把工件的許多加工工序分配到多個加工工位上,并同時能從多個方向對工件的幾個面進行加工,此 外,還可以通過轉位夾具(在回轉工作臺機床上)或通過轉位、翻轉裝置(在自動線上)實現工件的五面加工或全部 加工,因而具有很高的自動化程度和生產效率,被汽車、摩托車和壓縮機等工業(yè)部門所采用。
根據有關統計資料,德國在1990~1992年期間,回轉式多工位組合機床和自動線的產量約各占組合機床總數 的50%左右。
應指出,回轉式多工位組合機床實際上是一種特殊型式的小型自動線,適合于加工輪廓尺寸≤250mm的中小 件。與自動線相比,在加工同一種工件的情況下,回轉式多工位組合機床所占作業(yè)面積要比自動線約小2/3。
2 自動線節(jié)拍時間進一步縮短
目前,以大批量生產為特征的轎車和輕型載貨車,其發(fā)動機的年產量通常為60萬臺左右,實現這樣大的批量 生產,回轉式多工位組合機床和自動線在三班運行的情況下,其節(jié)拍時間一般為20~30秒,當零件生產批量更大 時,機床的節(jié)拍時間還要更短些。在70年代,自動線要實現這樣短的節(jié)拍,往往要采用并列的雙工位或設 置雙線的辦法,即對決定自動線節(jié)拍的、工序時間最長的加工工序要通過并聯兩個相同的加工工位,如果限制性 工序較多時,則通過采用兩條相同的自動線來平衡自動線系統的加工節(jié)拍。顯然,這樣就要增加設備投資和作業(yè) 面積。
自動線的短節(jié)拍,主要是通過縮短基本時間和輔助時間來實現的。
縮短基本時間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具,以通過提高切削速度和進給速度來縮短基本時間。 例如,德國大眾汽車廠在加工鋁合金缸蓋燃燒室側面時,采用PCD銑刀,銑削速度高達3075m/min,進給速度達 3600mm/min;又如,在鏜削灰鑄鐵缸體的缸孔時,采用裝有三個可轉位CBN刀片的新穎鏜刀頭,切削速度達 800m/min,進給速度為1500mm/min,加工深度為146mm的缸孔,其實際加工時間僅為5.8s,比傳統加工工藝可縮 短2/3的加工時間。
縮短輔助時間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進以及加工模塊由快進轉換為工進后至刀具切入工件 所花的時間。為縮短這部分空行程時間,普遍采用提高工件(工件直 |