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智能化机械加工车间的现状及发展趋势

返回列表 来源:精钻 浏览:- 发布日期:2022-04-24 15:06:12【

一、序言

随着机械制造智能化的迅速发展,工程机械行业的各主机厂都在进行转型升级,以提高生产的精益化水平为目的,打造智能化的生产车间。通过配置非标自动化设备来提升生产效率,减少生产过程中的人工干预程度;通过物联网平台自动采集数据,积累数据样本并进行分析,最终对生产过程进行改善;通过加工仿真、离线编程及刀具集中管理等措施,来预先完成生产准备工作。建设智能化车间不仅可以提升工厂的精益管理水平,还能大幅降低人力成本。本文将从3个方面阐述智能化机械加工车间的现状及发展趋势。


二、非标自动化设备的应用

随着劳动力成本的不断增加,工厂开始重视引进非标自动化设备,用机器代替人工完成 一些重复性的技术含量较低的工作,例如使用搬运机器人完成上下料工作。图1为六自由度关节型搬运机器人。通过运用先进的工件输送链及合理布置机床的位置,1台机器人可以完成多台数控加工中心的上下料工作,较大程度地降低了人力成本。


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六自由度关节型搬运机器人


在工件的机械加工过程中,经常会遇到刀具磨损及折断等情况,非标自动化设备制造厂商在设计自动化生产线时,会监控机床的主轴转矩、电动机温度等数据,根据主轴转矩值自动判断刀具是否断裂,或者通过TS27R刀具破损检测系统判断刀具磨损程度,然后通知机器人更换刀具。一些自动化程度较高的机器人配有多种不同功能的手爪,可以自动更换工装夹具、数控车床的尾座和刀具的夹套等功能附件。图2所示为特殊配置的机器人,其能够通过视觉相机判断工件毛刺所在的部位和形状,自动完成毛刺清理等工作,实现全过程无人化加工。

2

2 机器人清理工件毛刺


除了自动化加工以外,智能化车间还注重配置智能化物流工具,例如使用AGV、无人叉车和自动堆垛机,实现物料转运及仓储,通过物流管理系统,利用ID识别功能对工件信息进行数据化管理。物流管理系统能够自动识别工件的搬运优先级,实现最优化物流管理。图3所示为仓储式货架,MES制造系统通知堆垛机取件,安排AGV转运工件,然后使用机械手自动上下件,最后在机床上完成加工。

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仓储式货架


三、SCADA平台的应用

在传统的机械加工车间,管理人员根据现场的反馈来进行管理,需要根据经验进行判断,不利于精细化管理。智能化车间通过搭建稳定、可靠、高效的设备联网与数据采集分析平台(SCADA),实现数控机床全时段的数据采集,确保数据采集的完整性和准确性。图4为设备数据采集架构,SCADA平台能够采集到各类加工中心的关键生产数据,通过网络传输协议与数控机床互传程序。通过对机床数据的采集及分析,可最大程度地提升机床的利用率。


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加工设备数据采集架构


SCADA平台不仅能够实现设备数据采集及设备互联,还能够与MES生产系统双向联接,自动统计设备产量及订单完工情况,加工程序可以随着MES派工单自动传输到数控机床,实现生产订单管理;另外,还能够提供在线检测功能,分析采集到的设备和报警信息,预测性地提出备件更换和维修需求,减少停机时间。


四、加工仿真和离线编程技术的应用

在生产过程中,为了提升机床的有效利用率,常需要提前完成编程、刀具预调等辅助工作,避免机床处于待机状态。目前,机械加工方面的仿真软件都比较成熟(例如VERICUT等), 能够根据机床、夹具、工件和刀具的实际尺寸建模并进行加工仿真。图5为使用VERICUT软件对钢丝绳滑块进行加工仿真。使用仿真软件能够快速检测数控程序的语法错误,进行刀具与工件的干涉碰撞分析,较大程度地缩短了程序调试时间。

5

使用VERICUT软件对钢丝绳滑块进行加工仿真


为了减少刀具预调造成的机床待机时间,智能化程度较高的车间会对刀具编码进行集中管理。图6为刀具预调仪,无需机床停机,可事先完成刀具的预调。通过ID编码功能实现刀具的集中管理,系统会自动识别刀具所在的位置,然后通过对刀具信息及使用状况的管理,实现刀具寿命的精准预测,从而能够及时更换刀具,避免产生不合格品。

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刀具预调仪

五、结束语

建设信息化与工业化深度融合的数字化、网络化和智能化工厂,不仅能较大程度地提升精益制造水平,还能大幅降低人力成本,是企业转型升级的重要发展方向。


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