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智能化機械加工車間的現狀及發展趨勢

返回列表 來源:精鉆 瀏覽:- 發布日期:2021-04-24 15:06:12【

一、序言

隨著機械制造智能化的迅速發展,工程機械行業的各主機廠都在進行轉型升級,以提高生產的精益化水平為目的,打造智能化的生產車間。通過配置非標自動化設備來提升生產效率,減少生產過程中的人工干預程度;通過物聯網平臺自動采集數據,積累數據樣本并進行分析,最終對生產過程進行改善;通過加工仿真、離線編程及刀具集中管理等措施,來預先完成生產準備工作。建設智能化車間不僅可以提升工廠的精益管理水平,還能大幅降低人力成本。本文將從3個方面闡述智能化機械加工車間的現狀及發展趨勢。


二、非標自動化設備的應用

隨著勞動力成本的不斷增加,工廠開始重視引進非標自動化設備,用機器代替人工完成 一些重復性的技術含量較低的工作,例如使用搬運機器人完成上下料工作。圖1為六自由度關節型搬運機器人。通過運用先進的工件輸送鏈及合理布置機床的位置,1臺機器人可以完成多臺數控加工中心的上下料工作,較大程度地降低了人力成本。


1

六自由度關節型搬運機器人


在工件的機械加工過程中,經常會遇到刀具磨損及折斷等情況,非標自動化設備制造廠商在設計自動化生產線時,會監控機床的主軸轉矩、電動機溫度等數據,根據主軸轉矩值自動判斷刀具是否斷裂,或者通過TS27R刀具破損檢測系統判斷刀具磨損程度,然后通知機器人更換刀具。一些自動化程度較高的機器人配有多種不同功能的手爪,可以自動更換工裝夾具、數控車床的尾座和刀具的夾套等功能附件。圖2所示為特殊配置的機器人,其能夠通過視覺相機判斷工件毛刺所在的部位和形狀,自動完成毛刺清理等工作,實現全過程無人化加工。

2

2 機器人清理工件毛刺


除了自動化加工以外,智能化車間還注重配置智能化物流工具,例如使用AGV、無人叉車和自動堆垛機,實現物料轉運及倉儲,通過物流管理系統,利用ID識別功能對工件信息進行數據化管理。物流管理系統能夠自動識別工件的搬運優先級,實現最優化物流管理。圖3所示為倉儲式貨架,MES制造系統通知堆垛機取件,安排AGV轉運工件,然后使用機械手自動上下件,最后在機床上完成加工。

3

倉儲式貨架


三、SCADA平臺的應用

在傳統的機械加工車間,管理人員根據現場的反饋來進行管理,需要根據經驗進行判斷,不利于精細化管理。智能化車間通過搭建穩定、可靠、高效的設備聯網與數據采集分析平臺(SCADA),實現數控機床全時段的數據采集,確保數據采集的完整性和準確性。圖4為設備數據采集架構,SCADA平臺能夠采集到各類加工中心的關鍵生產數據,通過網絡傳輸協議與數控機床互傳程序。通過對機床數據的采集及分析,可最大程度地提升機床的利用率。


4

加工設備數據采集架構


SCADA平臺不僅能夠實現設備數據采集及設備互聯,還能夠與MES生產系統雙向聯接,自動統計設備產量及訂單完工情況,加工程序可以隨著MES派工單自動傳輸到數控機床,實現生產訂單管理;另外,還能夠提供在線檢測功能,分析采集到的設備和報警信息,預測性地提出備件更換和維修需求,減少停機時間。


四、加工仿真和離線編程技術的應用

在生產過程中,為了提升機床的有效利用率,常需要提前完成編程、刀具預調等輔助工作,避免機床處于待機狀態。目前,機械加工方面的仿真軟件都比較成熟(例如VERICUT等), 能夠根據機床、夾具、工件和刀具的實際尺寸建模并進行加工仿真。圖5為使用VERICUT軟件對鋼絲繩滑塊進行加工仿真。使用仿真軟件能夠快速檢測數控程序的語法錯誤,進行刀具與工件的干涉碰撞分析,較大程度地縮短了程序調試時間。

5

使用VERICUT軟件對鋼絲繩滑塊進行加工仿真


為了減少刀具預調造成的機床待機時間,智能化程度較高的車間會對刀具編碼進行集中管理。圖6為刀具預調儀,無需機床停機,可事先完成刀具的預調。通過ID編碼功能實現刀具的集中管理,系統會自動識別刀具所在的位置,然后通過對刀具信息及使用狀況的管理,實現刀具壽命的精準預測,從而能夠及時更換刀具,避免產生不合格品。

6

刀具預調儀

五、結束語

建設信息化與工業化深度融合的數字化、網絡化和智能化工廠,不僅能較大程度地提升精益制造水平,還能大幅降低人力成本,是企業轉型升級的重要發展方向。


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    【本文標簽】:智能化 機械加工車間
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