近年來,德國(guó)數控機床繼續在高精、高速、高效、複合等(děng)方麵努力(lì),深層次體現了高效節能的特點。
1.提高數控加工效率的先進技術
提高(gāo)數控加工效率以提高切削速度、進給速度、加加速度,減少(shǎo)換刀時間、上下料時(shí)間等手段為代表,如直線進給速度達150m/min,加(jiā)速度1g。
⑴采(cǎi)用直線電機、力矩電機,縮短傳動鏈,提高係統(tǒng)的動態特性。
⑵輕量化設計:運動部件結構優化,采用碳(tàn)纖維等複(fù)合材料(liào),降低運動(dòng)部件質量。如汽車部件(jiàn)輕量化(huà)製(zhì)造,使用碳(tàn)纖維材料塗膠壓鑄、溫度控製在150°C,真空擠(jǐ)壓、熱壓固化。材料強度高、重量輕,較金屬材料輕約30%,可作為汽車外殼(ké)等(děng)主要部件替換材料。寶(bǎo)馬、奔(bēn)馳用此材料做底(dǐ)盤、車(chē)身。EEW公司在機床運動部件中大量(liàng)采用碳纖維材料,用於大跨距龍門移動式機床,實現高動態(tài)高速運動。
⑶采用電主軸,提(tí)高主軸轉速。
⑷交換工作(zuò)台,換料時間2.2s,提高上下料(liào)效率。
⑸機器人上下料,代替人工上下料。
⑹高加加(jiā)速度,從50m/s3提高(gāo)到150m/s3,加工效率提高30%。
⑺二次換刀,換刀時間縮短到1s以內。
2.複合加工的(de)先(xiān)進技術
除以往常用的(de)銑車複(fù)合加工機床和雙主軸加工機床外,德國亞(yà)琛工業大學探索銑削和激光表(biǎo)麵處理(lǐ)複合,在硬度(dù)低、韌性好的基體材料上銑削加工,然後通過激光加工在(zài)表(biǎo)麵上焊上一層具(jù)有特殊性能(néng)的材料;德國EEW與Hugo Rost公(gōng)司合作,在風電葉片五軸(zhóu)加工機床上複合X射線探傷設備(bèi),實現(xiàn)了銑削和探傷在(zài)一次裝夾(jiá)中完成。
3.提高加工精度(dù)的先進技術
⑴對數控(kòng)機床(chuáng)中(zhōng)的發熱(rè)元件冷卻,如直線驅動的初級和次級、數控轉台、主軸等冷卻,減(jiǎn)少熱變形對機床精度的影響。定位精度6μm,重複定位精度4μm。
⑵GPS定位技(jì)術在提高裝配精度方(fāng)麵的應用(yòng)。
4.模塊化機床技術
德國機床企業具有非常細的分工,模塊(kuài)化的理念貫(guàn)穿於機(jī)床生產全(quán)過程(chéng):
⑴機床模塊化設計:將機床進行(háng)模塊化合理劃分,機電液一體化設計。
⑵按(àn)照模塊化(huà)設計結果,電機、絲杠、導軌、刀庫等部(bù)件直接采購,機架(jià)、立(lì)柱、橫梁等部件外協加(jiā)工,使(shǐ)得大部(bù)分機床企業不(bú)進行或少(shǎo)量機加。
⑶模塊化裝配:為了提高機床(chuáng)裝配效率,先行進行(háng)部件級裝配(pèi)(包括機電液氣),模塊間具有便捷的接口,使得模塊具有更強的獨立性,方便運輸傳送(sòng)和裝配。
5.智能化自動化機床技術
德國(guó)高技術發展戰略在機床方麵體現之一就是數字工廠,生產、加工(gōng)過程的自動化、節能和適應各種不同要求。
在海德漢公司內部小型(xíng)部件物(wù)流采用全(quán)自動(dòng)智能化AGV車,實現了自動規劃、自動避(bì)障、自動開關門、自動(dòng)上(shàng)下電(diàn)梯等功能,具有很高的智能。
德國機床設備(bèi)的發展趨勢是自動(dòng)化、高效、節能,機床設備在滿足基本加工功能之外,逐步向為用戶提(tí)供集(jí)成化、自動化的解決方案。如通(tōng)快公司在中(zhōng)國不僅(jǐn)銷售機床,更重要的是(shì)為中國汽車製造企業規劃和提(tí)供整體的汽車製造車間、生產線和設備,其(qí)產品廣泛(fàn)采用了自動化(huà)上下料裝置,使(shǐ)機床的加工效率和自動化程度大(dà)大提高。
寶(bǎo)馬汽車摩托車(chē)構架自動製造線以前由人工製造,卡斯魯爾大學機床研究所通過機床、空間成形技術,用機床數控係統控製、機器人加工成形、自動切割、過程(chéng)自動控製、測量機工位進行測量、後(hòu)續打孔(kǒng)等工序的加工,自動組(zǔ)裝並焊接加(jiā)工。正在做不同車型自適應加工流程方麵的研究,未來將全過程由機(jī)器人自動化完成。
6.其他機床技術
①三點支撐,不用打(dǎ)地基。②人機工程學,更好的接近性。③綠色製造先進技術。④微量潤滑,低溫微量潤滑MQL。⑤液氮冷卻技術。⑥節能型設備。
德國全麵停止核電,計劃到2050年全麵采用可再生(shēng)能源,這不僅對能源領域提(tí)出(chū)了挑戰,也對機床製造行業(yè)提出了節能型設備的要求。
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