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用于机床的导航系统

用于机床的导航系统 2011年12月03日 来源： 完成订单时间的长短是生产率的高低的决定性因素。现代化的导航系统可以明显减少机床上的非生产停工时间，还能极大地解放操作人员。市场竞争日益激烈，生产型企业必须在竞争对手当中生存下来。产品类型日益丰富，技术革新和产品生命周期却在不断缩短，市场饱和度越来越高，产品的准备时间就变得越来越长．由于导入全新流程而中断生产的情况也在不断增加。位于Schlierbach的Stama机床有限公司既生产立式加工中心．也能提供“交钥匙”方案。在过去，“交创匙”方案不仅包括制造夹具和刀具，也包括提供整个流程技术。今后，通过缩短产品生命周期，减少生产批量，同时借助性能提升的设备来实现停工时间的最小化。用于机床的异航系统可以带来生产效率的显著提升。“聪明”地装夹刀具标准化是准备和导入工件的决定性因素。所有的标准化刀具，比如端面铣刀、扩孔钻头和螺纹钻头，都可以保留在机床的刀库里。往刀库里装夹额外的刀具，卸下不需要的、多余的刀具仍然需要相对较长的时间。过短的刀具啮合时间将导致不良后果：即使是高性能的机床刀库也不能在足够短的时间内为随动刀具做好准备。这就产生了与生产无关的额外操作时间。随动刀具一旦无法做好准备．就不能获得最短的装夹时间。这就要求机床刀库要按照程序执行的顺序来卸下刀具。然而，手工将刀具排序，并装入刀库的方法涉及到两个严重的弱点。一个弱点是，需要先将刀库中现有的刀具移到另外的位置。另外一个弱点是，不能正确定位生产所必需的姐妹刀具。借助缓冲站，“Stama导航系统”能够将刀具正确排序。利用第一段程序在刀库中安排相应的存放空间，再按照使用的顺序来却下完成加工任务的刀具。从第二段程序开始，刀具就能够按照正确的顺序进行分类。当刀具达到其使用寿命，系统就能自动调用相应的姐妹刀具装夹到刀库中的正确位置。如果不同的程序需要同时调用刀库中的同一把刀具，导航系统还能安排合理的加工顺序，以达到最短的装夹时间。机床的停工时间只取决于待装夹刀具的数量。另外，现代化的加工方法允许机床在某一工序进行的同时装夹下一工序需要的刀具。这种“最快”刀库并不基于现有的数控程序，在机床执行主要工艺的同时还能装夹其他刀具(图1)。在切换数控程序和更换装夹设备的同时，机床仍能在刀库中独立输送所需的刀具。通过这种方式可以在最短的停工时间内无需人值守地自动更换零件族、切换加工方法。

图1 即使当机床还在进行前一道工序的时候就能装关刀具：“最快”刀库可以在执行主要工序的同时装夹其他刀具

“最快”刀库的统计软件能够统计出不同刀具的使用频率，并将使用领率最低的刀具清理出主刀库，这样，装夹次数和由此产生的非生产性时间还能降低70%。在稳定的加工流程中，刀具操作方式的优化对于提高产量、降低供货时间和单件成本其有决定性意义。除了降低零部件的故障率，从生产中断到系统重启的这段时间却是一个重要的，但很少被涉及的步骤。能够返回系统“起点”的动态导航过去对于机床而言，可维护性、零部件的快换性和良好的服务同样重要。实际上，系统的纠错功能没有充分考虑到机床开机时的运转情况。刀具之间一旦发生干涉，生产过程必须立即停止，这也会产生相当严重的负面影响。螺纹空转或者咬边等情况要求几根进刀轴同时空转。这些都无法依拿手工进行操作。在钻螺纹时，如果钻头卡在螺纹孔内，就要松开夹紧垫圈，机床也要进行Z向复位。如果刀具卡在咬边当中，即使进行手工操作也不能取出刀具。操作人员可以改变几个轴向上的进给，将刀具从咬边里“挤出来”。这当然是在刀具发生操作错误时的应急办法，但容易损坏机床主轴。在很多情况下，主轴的连续损坏和由此产生的停工时间是机床停止工作的真实原因。这样就需要一个能够将刀具复位到安全的初始位置的导航系统。特殊的机床还有特殊的流程和刀具。每一组数控程序都必须具备退刀程序。加工中心还需要一种普遍适用的动态导航系统，该系统的性能取决于刀具类型以及每一种将导致生产中断的进给动作。已经注册专利的“Stama初始位置程序(HPP)”能够满足这些方面的要求。程序员要把与刀具类型相关的刀具识别号储存在数控程序中。刀具坡被分成不同的类别(比如，钻头、立铣刀、螺纹钻头、T 型键槽铣刀)。机床要根据刀具类型和导致生产中断的进给动作来对刀具独立进行导航，而且要确保刀具不能与工件碰撞。要把不需要的刀具卸下并放入刀库。显而易见，这个功能对于紧停信号和电力故障都要有效。对此．操作人员只需要按下“HPP”按钮即可(图2)。在这种情况下，空转是迅速且非常重要的常规操作模式。

图2 一键复位：操作人员按下“复位理序”按钮

事件监控利用无碰撞空转能够避免生产中断的严承后果和中断时间的过度延长。然而，导航系统并不能发理并消除导致生产中断的原因。现代高性能数控系统的警报和错误记录允许在生产中断前短时间的接地。然而，操作人员可以经常借助现有环形存储器的自诊断功能来重新启动或者改写进程。零星出现的错误不被记录。例如，使用压缩空气对工件进行清洗，压力的高低变化会影响清洗的效果。如果将某些特定的功能混合在一起就可能导致功能失效以及生产中断。如果压缩空气的压力短暂波动后又变得充足，故障原因的识别就显得非常困难。当夹紧装置气压发生泄漏时，也会出现类似的情况。湿加工时发生的油料溢出不易被察觉，压力损失也能够通过液压系统得到平衡。除非系统将某个错误作为故障信号进行处理，如果短时间内失去“被夹紧”的信号，也不会导致机床停机、这就对操作人员提出了很高的要求，在故障被识别和清除之前，要能够提前识别故障。完成订单时间的长姐对于生产率的高低而言越来越具有决定性。现代化的导航系统可以明显减少机床上的非生产停工时间，还能极大地解放操作人员。“Slama 事件监控”功能能够以里程记录器的形式，根据与状态功能相关的统计准备，辨别出真实的故阵原因。通过这种方式，开关振动、接触不良以及类似的停机原因都能被辨别并及时消除。三级式导航系统能够引导操作人员找到机床停机的原因。系统专门开辟了一段不可擦除的存储空间用于记录从设备调试阶段开始的机床状态。还可以将记录在可擦除的存储空间内的事件数目与绝对数目进行比较。这样在当前的生产中断发生之前，系统就可以分析某一特定时间段内(一天或一周内)柑对较领繁的事件和故障发生率。

图3 识别并及时消除机床停停机原因：事件监控系统主要用于错误分析

导航系统可以避免非生产性的辅助时间动态导航系统能够帮助机床操作人员减少非常耗费时间的，或者非常困难的生产任务。与汽车上的导航系统相反，机床借助于数控系统就能独立完成导肮指令。这个系统不仅对独立划分机床刀库内的刀具有效，还时无碰撞的空转有效。这套系统可以避免在特殊情况下可能非常昂贵的错误操作，大辐度减少非生产性的辅助时间，但却没有对机床的动态负荷提出更高的要求。 (end)

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