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精密铝合金结构件制造“黑灯工厂”大揭秘(下)

发布日期:

2021-12-29 14:37

新闻来源:

华中数控

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“时间就是金钱”——黑灯工厂如何实现精密铝合金零件的高效、高精加工?

黑灯工厂中华中数控与沈阳精锐合作研发的JW5040a5、JW5080a5五轴卧式加工中心,针对铝合金组件加工具有效率高、加工精度高等特点,可以保证大部分特征在一次装夹过程中完成精加工,完美解决这一问题。

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配套华中8型数控系统的五轴卧式加工中心

 

1、加工效率高,1台更比6台强

该型五轴卧式加工中心针对铝合金工件采用卧式五轴加工,采用3+2的结构布局,装夹一次最多可以完成个6个面的加工,1次装夹就可以完成整个零件的加工,1台卧式五轴加工中心相当于传统的6台三轴加工中心的效率。

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2、减少装夹次数,提高协同精度

该型五轴卧式加工中心一次装夹,可以完成最少5个面的加工,相比传统立加每加工一次需要重新更换加工面,每次装夹都会产生一定的误差,换夹次数越多,误差与不确定因素就越来越大。该型五轴加工中心只需1次装夹,就可以完成最少5个面的加工,减少误差,提高精度。

以某中型滤波器零件为例,加工三个面需要2台立式加工中心+1台配四轴的立式加工中心配合完成3次装夹才能加工完成。

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       机床配置华中数控HNC-848D数控系统,该系统为全数字总线式高档数控装置,支持自主开发的NCUC总线协议及EtherCAT总线协议,支持总线式全数字伺服驱动单元和绝对式伺服电机、支持总线式远程I/O单元,集成手持单元接口。系统采用双IPC单元的上下位机结构,具有高速高精加工控制、五轴联动控制、多轴多通道控制、双轴同步控制及误差补偿等高档数控系统功能。

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      针对铝合金组件的多面加工技术特点,机床应用了华中8型系统的典型五轴功能有RTCP功能、直角头双向刀长补、摆头分度、动态精度测定、数显手摇、斜面对刀、全闭环模式下零位保护功能、刀轴方向长度补偿、五轴倾斜面加工、法向进退刀、线性插补、大圆插补等技术。

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支持多种五轴结构

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五轴RTCP技术

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攻丝同步补偿技术

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优速铣技术

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象限突跳补偿技术


超级大脑”——黑灯工厂如何实现通讯关键零件多品种、变批量、无人化、混流加工?

工业母机的更新换代让车间变成了人-物-机器缺一不可的配合。在劳动力不断变得金贵的今天,制造业已渐渐进入无人工厂时代。车间里那张巨大的万物联通的网才是主角,它正在代替无时不刻操控机器的工人。黑灯工厂的这张网上连接着指挥总控系统,下连接着需要配合的兵。数控机床、数控系统、机械手、刀库、物料仓都是按部就班的兵。

电子通讯类产品由于更新迭代快,导致其一般具有小批量、多品种等特征,而多品种小批量的产品行业,往往存在着生产周期长、换型频次多、紧急插单情况频发、生产计划变更频繁、标准作业不易制定等问题,而要想解决这些问题,如果只是在生产现场进行临时调整的话,并不能很好的消除生产管理过程中的全部浪费,实现高效加工,无法从根本上解决多品种小批量企业的痛点。

       华中数控针对电子通讯类多品种小批量的零件加工,开发了一套“超级大脑”——柔性加工生产线管控系统。

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生产线管控系统构架图

该系统具有无人化生产管控、混流并行柔性化加工生产管控、生产过程故障的容错并联管控、生产线大数据互联互通、生产线内的排产规划、生产线的自动化生产管理、生产线智能化等功能,使得整条产线的主轴利用率达到85%以上。

“超大容量武器库”——黑灯工厂产线如何实现中央刀库与机床刀库的融合

谍战电影中不乏擅长多种武器的高手,对付不同的对手选择不同的阵型,配备不同型号的枪或炮,精准打击,数控加工亦如此。拥有最大1000把刀的中央刀具库设计,是华中数控参与建设的黑灯工厂最大亮点。

小批量多品种的产品加工过程中,由于零件的多品种特性,会导致加工中需要使用到的刀具种类多,但是由于受到加工中心物理刀库容量的限制,一台数控机床刀库的刀具一般20~32把,无法满足多品种小批量多工艺加工的刀具需求。

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拥有最大1000把刀的生产线中央刀具库设计,是华中数控参与建设的智能柔性加工生产线的最大亮点。生产线的中央刀具库建立在机床上方,不占地面空间。生产线管控系统的刀具管理系统统一控制生产线中央刀库和各个加工中心的本地刀库,根据加工生产的排产计划对各个加工中心的刀具进行统一调配和管理,同时自动修改数控系统的刀具参数,实现柔性化加工生产。

例如,智能产线上的中央刀库有216把刀,每台数控机床的刀库有20把刀,中央刀库和机床刀库加起来总刀库最大有1000把刀;生产线的总刀库(中央刀库+各个机床的刀库),视为各个加工中心的虚拟刀库,不受机床物理刀库容量的限制。所有刀具的刀柄采用RFID电子标签;生产线管控系统根据加工工艺的要求,通过生产线的中央刀库对数控机床的刀库自动配置刀具、自动设置数控系统的刀具参数和进行刀具的寿命管理;

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中央刀库和刀具搬运机械手

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带有RFID的刀柄及读写装置

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刀具管理系统

结语

精密铝镁合金结构件在高精尖领域应用广泛,华中数控用潜心磨砺二十余年的数控系统技术给这座智能工厂赋能,实现“黑”科技工厂的降本增效。未来,随着产品迭代的加快 ,以5G滤波器、新能源汽车等为代表的精密铝合金类零件加工越来越多,这种智能产线模式还将在汽车、通讯、航空航天等领域批量推广应用。

智,本义是聪明,智力强。引申义有智慧、智谋、计谋、策略、有智慧的人。科技发展到“智能”阶段,人将所有的聪明能力都可以移植给芯片、给一个虚拟的大脑。数控系统是数控机床的大脑,黑灯工厂的“黑”科技,在今天的机械加工中似璀璨明珠引人注目,在未来呢,数控系统的智能又将为制造插上怎样的腾飞翅膀?