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未来机床的发展趋势

2011年07月05日 14:28中国机床商务网作者:Jugen Fleischer 点击:1647

  未来机床的发展跟未来制造业的发展需求是密不可分的。比如能源、资源、食品、医药工程、通讯技术以及汽车等行业的发展对以后机床的发展有很大的影响。
  
  但是整体来看,未来机床的发展方向肯定有以下几个方面:提供整体的制造解决方案、设备的综合效率高、具有可持续性。
  
  能源、资源、农业机械等行业的设备一般都是大型机械,在加工这些设备的时候需要机床有更高的主轴扭矩、更高的主轴动力和更大的工作空间。对机床的具体要求就是有更多的自定义功能代替具体的机器。
  
  医药工程、通信技术等行业的设备一般都是小型设备,这些设备的部件越来越小、结构越来越紧凑、在加工的时候需要不同的切削环境,有时还需要加工钛合金等难切削材料,所以对加工装备就要求精度更高、刚性更强。在具体的生产要求上,医药工程(针对性的解决方案),要求体积更小以及更高的品质。通信技术领域,要求更小的体积以及更高的成本竞争力。
  
  对于汽车制造业而言,一般都是高集成度的产品,需要在一个很小的空间内集成各种制造技术。这样就需要有新的加工技术来加工新的金属材料,并且也需要新的加工机械来加工像纤维材料这样的新型材料。汽车制造业对机床的要求就是在未来使用一台机器进行就可以进行加工组装。在机床的部署方面,要求机床具有就是更大的加工空间并且适合大规模生产。
  
  纵观上述不同类型的行业对机床的要求,未来机床应该满足以下基本要求:更小的精度误差、减少能源的消耗、更短的加工时间、更高的综合设备效率和可持续性。
  
  对于不同的产品有不同的具体要求:不同的尺寸、广泛的产品范围、以及新材料的加工。
  
  为了实现生产的具体要求,并利用规模优势,机床的经济性必须改变,机床的模块化定制是未来的发展趋势,可定制化功能可以提高机床的经济性,并且有利于大规模地部署。
  
  在未来,机床不仅是单个的机器,而是可定制化的整体解决方案。所以机床未来的发展趋势是可定制、模块化的制造生产整体的解决方案。
  
  机床作为整体的制造解决方案,包括包括机床、工具、夹紧装置和机器本身等几部分。在面对具体的生产要求时,未来的机床需要提高综合设备效率和可持续性。
  
  综上所述,未来机床的发展有两个趋势:向完整的满足客户具体要求的整体制造系统发展;提高设备综合效率和可持续发展性。
  
  未来机床的制造
  
  1.未来机床主轴的制造
  
  在曲轴的制造方面应该有以下改进:用转动代替研磨;曲轴特殊的刀具;度身订造的夹紧装置;模块化车削中心。
  
  2.机床连接件的制造
  
  机床设计建立了许多独立的可互换组件,采用模块化的生产,可以根据不同的生产任务更换不同的组件以满足不同的生产要求,其可定制化的设计为机床买家提供了便利。
  
  机床连接件的模块化设计可以让用户根据具体的生产任务来定制自己的生产设备,这样更加有利于大规模的部署、降低生产成本。
  
  整体设备效率
  
  要提高设备的生产效率,减少加工周期,可以通过以下3个方面:初级加工时间更快;二次加工的时间更快;改进服务理念。
  
  提高设备的可用性可以通过以下两个方面:诊断及预后的组件;改进服务理念。
  
  可以通过改进机器、工具技术来减少初级加工时间,可以在以下方面进行改进:高速铣削;涂层刀具;高性能主轴;新机的概念(即双主轴直接线性驱动器)。
  
  通过尽量减少工件和改变的工具、重新定位以及工件和刀具处理系统的处理时间来减少二次加工时间,可以在以下方面进行改进:夹紧装置的改进;集成工具杂志;综合工件处理。
  
  提高机床的可用性,可以增强机床的诊断、预测的能力,比如可靠的预测在特定的工作环境下预测机器将要出现的故障。
  
  第一阶段:恒定工作行为;第二阶段:可验证渐进磨损;第三阶段:逐步增加高磨损前的机器。
  
  在具体的生产过程中,厂家提供的服务也是提高生产效率重要的方面,比如改善用户整体的设备效率、开发和维护机床的智能活动的实施、提供适合客户的技术服务。
  
  具体的服务包括以下方面:改进服务理念、服务热线、数据传输、会议连接、远程控制、远程诊断、远程服务、客户服务培训、可用性、响应时间协议、保养和维护合同、调用和响应的准备、面向客户的现场服务以及预防性维护。
  
  机床的可持续性
  
  机床的可持续性是未来机床发展的重要方面,可以通过改进组合机床概念重新定义可持续性,最好通过改善能源效率。
  
  机床的可持续性可以在以下具体的方面实施:在加工过程中采用更加先进环保节能的加工方法(如:干式加工);在刀具的维护和保养上采用新技术(如涂层刀具);主轴(如能源回收,局部能量存储);机器(如机器休眠)。
  
  机床的能耗
  
  机床的能源消耗以加工中心为例:
  
  10年,3班
  
  =10×3×2000h=60000h
  
  消耗17kW×0.08/kWh
  
  =1.36/h=81600/工作时间
  
  每减少1kW的消耗,就可以节省4800。
  
  机床的“休眠模式”:浪费能源的过程中机床的停机时间;巨大的节能潜力的消费者的开关;综合能耗可降低到低至5%。
  
  加工的过程中采用干式切削/微量润滑动机:适用干加工工艺;经济节约。
  
  目的:分析运行的湿法工艺切换到干式加工;干式加工工艺开发;工具开发;技术规划和系统规划。
  
  总结
  
  1.机床将分散在未来(功耗、尺寸、很多大小);
  
  2.机床制造商需要提供一个整体的解决方案;
  
  3.产品特定加工技术;
  
  4.增强的设备综合效率;
  
  5.增强的可持续发展。
  
  未来,为客户提供完整的方案是非常重要的,客户将被作为一个系统供应商的特定制造系统。
(来源:德国卡尔斯鲁厄大学wbk工业制造技术研究所)

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