CIMT2021看点之三：自动化与复合集成，助推制造效率提升
2021-3-20 来源： 作者：符祚钢
三、自动化与复合集成，助推制造效率提升
自动化是数字化工厂的重要组成部分，也是智能化和网络化制造的重要组成部分。开发和应用自动化系统，帮助用户提升制造效率，是机床工具企业重要的战略领域之一。
自动化的适用性正在发生变化。自动化设备不仅适用于大批量生产，也越来越多地成为小批量多品种混流生产型企业的选择。这些企业对自动化应用的需求千差万别，有的需要复杂的机器人系统，有的只要简单的快速装夹定位夹具就能解决问题。因此企业在采用自动化方案时必须首先确定其初始的自动化水平需求，然后根据自身能力的提高和市场需求的变化进行调整，适时建设适合自身需求的自动化水平。
CIMT2021展会期间，汇聚了全球知名的自动化设备制造商以及自动化解决方案提供商，展品有简单的快速装夹定位夹具、也有工件自动交换装置、制造单元，还有可按实际需求量身打造的柔性制造系统。各种功能不一，水平高低不等的自动化装备和解决方案中，总有一些产品能满足你对自动化的需求。
雄克公司的标准零点快换夹持模块VERO-S NSE-S3 138，采用标准化接口，夹持稳定、可靠，定位迅速，重复定位精度高，用于加工中心对工件、夹持装置或其他设备快速、精确的切换，适合数字化制造的需求。
单机自动交换工作台是一种常见的减少机床停机时间，提高生产效率的方式。如瑞士斯达拉格的X45卧式加工中心，交换工作台时间12.5s。浙江日发的MCM CLOCK EVO卧式加工中心，配置双工位托盘交换，托盘直径630mm。纽威数控的HE50D高性能卧式加工中心，带交换工作台，交换工作台时间10s。
重庆机床的YT7226双工作台磨齿机，采用双工件主轴，采用高精度的端面齿盘加液压浮动拉紧装置对工作台交换进行高精度定位和锁紧，循环加工辅助时间缩短到5秒以内。南京二机床的滚倒一体机YD3132CNC，双通道控制双工位加工，实现滚齿、倒棱和去毛刺加工同时进行；采用四工位机械手进行工件的运转和上下料，提高加工效率。
苏州领创的领航超大功率智能激光切割机、信宜华辉的FLC3000-4020高速光纤激光切割机、大族粤铭的高功率光纤激光切割机，配置双工位交换工作台，提高工作效率。
棒料送料机，用于长棒料的自动上料，常见于纵切车床，也可用于走刀式棒料车床。中意机械展出的MASTER 80 HEAVY DUTY适用于走刀式车床，棒材直径8mm-80mm，长度1500mm-6300mm。IDEAL 438送料机，为加工小棒材及中型棒材而设计，棒材直径4mm-38mm，长度1000mm-3700mm，可以搭配走刀及走心式车床。
哈斯公司的车削中心自动上料机APL，用于圆盘类和轴类零件的上下料，实现车削中心的自动化加工，可提高加工效率。APL 可直接通过车削中心控制装置编程，并可通过Haas APL 接口设置，指导操作人员通过必要步骤快速编程APL。
陕西诺贝特展出的全自动带桁架数控车床XKNC50GL，在排刀车XKNC50上搭载自动上下料机械手和自动排料器装置，提高小型盘套类零件的加工效率。
村田机械展出的对置双主轴车削中心MT200，同时搭载高速伺服堆载装置和高速桁架机械手，实现工件加工自动化。
德国莱斯豪尔（Reishauer）公司将展出的蜗杆砂轮磨齿机Rz260与自动上下料系统RLx 160，用同一个控制系统控制，具有相同的控制原理和操作界面，机床与自动化系统能够完美同步，快速响应客户的生产要求，提高生产效率。
日本村田展出的数控冲床M3048TG，拥有54个工位大型转塔，搭载HS2512自动上下料装置，可以实现3吨托盘材料的无人化上下料加工。上料采用真空吸盘、下料采用夹钳式，以最短待机时间实现上下料的交换动作。此外，该机还可以装配成品料库或与自动仓库对接，实现长时间无人自动化加工。
广州数控的工业机器人产品覆盖了搬运、焊接、打磨、喷涂、码垛、并联六大系列，具有完全自主知识产权。其展出的GSK RB08A3工业机器人，有效负载8kg，运动范围1490mm，重复定位精度±0.04mm。
德国LANG是一家能提供全系列工件夹持系统以及上下料系统的企业，本届展会展出的自动上下料系统Eco Compact 20，占地面积小，安装快捷，可以适配多种类型加工中心，放置位置灵活，料库最多可达20个工位，托盘承重40kg，一体化控制面板，与机床通讯简单。特别适合小型或刚起步企业的自动化制造需求。
湖北三环锻压的高效电动折弯单元Dyna-Cell-50/20，由一台紧凑型高速折弯机和一台工业机器人组成，机器人可快速检测工件并准确地将它们放入和拿出折弯机，当对小型工件进行大批量折弯时，可保持8小时的无操作人员干预。
江苏亚威的PBC-301050折弯单元可实现板料多边折弯和翻面折弯。折弯单元设计了折弯工序的模块化程序软件，可实现多种工件快速调试，提高生产效率，轻松实现24小时不间断工作。
宁波伟立是一家专业提供自动化装置的公司，其展出的托盘柔性线RPS500L，标配12个托盘工位（可扩展到18个托盘工位），适用于大批量或者多品种小批量无人化自动加工。托盘柔性线由独立的控制系统管理和控制，可接入企业ERP系统，实现数字化管理。
马扎克（MAZAK）的PALLETECH模块化托盘柔性线，托盘数量可根据需要进行增减，最少6个，最多可达240个，可灵活应对中批量、大批量、多品种少量、变品种变量生产系统的生产模式。托盘柔性线包含整线独立工作所必须的硬件和软件，工件装夹方便快捷；通过增加托盘、更改加工程序和更改夹具，就可以应对新产品的更新。通过FMS控制中心与工厂网络连接，可实现24小时连续加工。本届展会，马扎克将展示PALLETECH模块化系统与其最大规格高速高精密卧式加工中心HCN8800 L集成的应用示范。除托盘柔性线外，MAZAK还将展出桁架机器人、关节机器人、托盘池等多种自动化应用方案。
HAAS托盘共用系统EC400，有6个存放工位和1个加工工位，5个附加托盘和2个机床托盘组成，适用于大批量或多品种小批量的无人化自动加工。托盘可根据优先级和排序要求单独安排，可以首先加工高优先级工件或较常用工件。完成的托盘自动返回到存放位置，或者依次排列到受保护的操作人员工位，以便立即接受卸载和重新装载。通过机床的控制系统可以方便地实现托盘的排程。
浙江日发的RFMH63P柔性生产线，由卧式加工中心RFMH63P、AGV小车、托盘库组成。柔性线控制软件jFMX控制整线的运行，如柔性线的刀具管理、工艺数据管理、加工质量管理、生产计划安排、AGV小车的运行。jFMX能够与ERP企业管理软件连接，实现24小时无人化自动加工。
新泻机械（宁波）公司展示的卧式加工中心N6以及柔性生产线，由AGV小车运送工件，工件在加工单元接驳站进行装夹，之后送入待加工工件库，等待自动加工。工件加工完由AGV小车送入成品库。从而实现8+16个小时的少人化柔性生产。提高设备开动率，减少人员，降低制造成本。
自动化并不是提高生产效率的唯一方法。像多主轴机床、多刀架、复合加工机床也能明显提高生产效率。复合加工不仅提高生产效率，还能提高加工精度。
多主轴机床结构各异，功能不尽相同，既有多主轴同步加工，也有可独立控制的。这类结构的机床展品非常丰富。
巨浪凯龙将展出STAMA MC 528 TWIN 双主轴五轴立式加工中心，可实现双主轴同步加工，提高加工效率。
ViGEL的TW 320H双主轴卧式加工中心，可实现双主轴同步加工，提高加工效率，板式双工位交换装置，减少机床停机时间。
常州克迈特的双主轴倒立车KEMT-DVL350，双主轴双刀塔。双通道控制，双主轴可同步加工，也可同时加工不同工件，集成上下料系统和物料输送系统可实现盘套类的自动化加工。
捷上同程的纵切自动车D206D，对置正副主轴可同时加工，提高加工效率，同时实现小型复杂回转类工件的正背面完整加工。
德国Index将展出中国首发的多轴自动车床MS24-6，有6根主轴，最多可配2根具有C轴功能的副主轴，12个刀架，刀架无溜板座，安放在工作区中，从而可在每根主轴上使用多把刀具。所有主轴位置均可实现所有加工工序。特别适用于小型轴类零件的大批量高效高柔性自动化加工。MS24-6还可以根据需要配置成双三轴车床。
瑞士精机展出的数控旋转式组合机床MTR概念机，可以配置12根主轴，10个加工单元，每个加工单元4把垂直刀具和两把水平刀具，完成小型精密零件的高精度完整加工，通过关节机器人实现自动上下料，加工效率高。
苏州电加工的WK008D智能多工位数控电火花精密微孔加工设备，采用双立柱双工位结构，机械臂自动控制上下物料，一台机械臂可同时协作四工位工件24小时不间断连续工作。单孔加工时间﹤35 s（孔径Ø 0.2mm，厚度1.0mm，材料1Cr18Ni9Ti）；孔的加工精度±3μm（孔径小于Ø0.5mm，厚度小于1.0mm，材料1Cr18Ni9Ti）；加工表面粗糙度Ra ≤ 0.6μm。
埃马克（EMAG）的VT 4-4立式车床，在刀塔中集成的工件夹持器，可完成工件的自动上下料，双刀塔两侧同时加工，大大缩短加工时间。这种多刀架同时加工、提高生产效率的展品还有INDEX的TRAUB TNL20纵切自动车床、村田机械的ML400数控车、济南一机床的J1VL-600ST双刀架数控立式车床。其中TRAUB TNL20纵切自动车床为双主轴，三个刀塔，一个背部加工单元，最多可以四把刀具同时加工。
复合加工机床按照工序集中的原则，将不同的加工过程集成在一台机床上，实现一次安装完成车削、铣削、磨削等加工，从而减少安装次数，提高加工精度和生产效率。
奥地利WFL公司的M50铣车复合加工中心，车主轴最高转速3300r/min，并可实现C轴分度，铣削主轴最高转速12000r/min，铣削主轴可绕B轴摆动，摆角范围110°，一次安装实现回转直径670mm以下的盘套类和轴类零件的车削加工，以及在任意角度位置的铣削、B轴车削、钻削、制齿、钻深孔、磨削等五轴加工。还可复合激光熔覆、激光淬火、激光焊接加工。
瑞士威立铭马科黛尔的铣车复合加工中心508MT2，卧式车削主轴转速8000r/min，可进行C轴分度，铣削主轴转速42000r/min，沿X、Y、Z轴运动，并可做B轴摆动，从而实现铣车复合五轴加工；副主轴转速6000r/min，安装在专利设计的3工位转塔上，可位于水平位置，也可位于垂直位置，与铣削主轴配合，实现工件背面的铣车复合五轴加工。
德国Index在中国首次展出的铣车复合加工机床G420，对置正副主轴，铣削主轴，双下刀塔，三把刀具可同时加工，且无碰撞风险，可满足直径120mm以下的棒料、直径315mm以下盘套类以及长度1600mm（2300mm）以下长轴类零件的高效铣车复合加工。
这类在车床结构基础上增加铣削功能的铣车复合加工机床还有威力铭·马科戴尔（Weilimin-Macodel）的308MT，富信国际将展出的EMCO HT65 PM，DMG MORI的CLX 450 TC、NTX2000，马扎克的INTEGREXi-350H S、INTEGREX j-200，大隈的MULTUS U3000，通用技术集团的HTM63150、DTM-B70S。
科德数控的车铣复合加工中心KMC 800S UMT，采用改良的龙门框架，矿物铸石床身，A、C轴摇篮式工作台，主轴移动模式，进给速度高达60m/min，加速度1g，A轴转动范围130°，主轴转速14000r/min，C轴转速800r/min。
广州霏鸿的车铣复合加工中心FH-1000P-C，由X、Y、Z三个直线轴和45°旋转B轴铣头以及具有带车削功能的旋转C轴（旋转工作台）组成。三个直线轴配备高精度的直线光栅形成全闭环控制；45°旋转B轴及旋转工作台均配备高精度旋转编码器形成全闭环控制。三个直线轴由中心冷却滚珠丝杠驱动，B轴及C轴采用DD力矩电机直接驱动。
这类在立式加工中心结构基础上增加车削功能的车铣复合加工机床还有Weilimin-Macodel的308S2、Mazak的INTEGREX i-630V/6 AG、牧野（Makino）的L2。
德国孚尔默（Vollmer）将展出的VHybrid 360，将磨削加工和电火花加工复合在一起，8个磨削和电蚀轮，可存放39个HSK 63A工具夹的链式刀库，用于自动交换磨削和电蚀轮以及工件，可实现整体硬质合金和PCD刀具的全自动无人化生产。
江苏亚威的HPML30510冲割复合机，将数控转冲床、激光切割机、攻丝机三台机床的功能复合在一台设备上，从而实现一次定位完成冲孔、成形、攻丝、激光切割、成品自动落料及输送功能，提高了加工效率和加工精度。
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