高效率礦山機(jī)械的頂尖制造工藝
礦山機(jī)械在嚴(yán)酷的環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，對(duì)自身關(guān)鍵部件的精度和加工效率要求極高。斯達(dá)拉格?？铺?/SPAN>加工中心用于礦山機(jī)械的傳動(dòng)部件和切割工具的加工。
一臺(tái)斯達(dá)拉格海科特加工中心HEC 1600 Athletic于一年前在奧地利采爾特韋格的山特維克礦山工程機(jī)械有限公司投入使用。調(diào)試后，HEC 1600 Athletic（圖1）不但取代了原有的加工中心，而且還在質(zhì)量保證、制造工藝可靠性及縮短加工時(shí)間等方面實(shí)現(xiàn)甚至超越所有的挑戰(zhàn)性目標(biāo)。
位于采爾特韋格的山特維克礦山工程機(jī)械有限公司是山特維克礦山工程機(jī)械集團(tuán)旗下最具競(jìng)爭(zhēng)力的“石材切割”公司之一，專門開發(fā)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)用于建筑業(yè)地下坑洞采挖的挖掘機(jī)械和用于石膏、鹽、碳酸鉀、鉑、金剛石等礦石生產(chǎn)的礦山機(jī)械。除礦石挖掘外，山特維克礦山機(jī)械還用于建造隧道和洞穴。產(chǎn)品開發(fā)部門的 Uwe Seifter先生 解釋道：“我們有兩條制造和裝配生產(chǎn)線。一條生產(chǎn)線用于帶切割頭的機(jī)械，使用切割頭切割較硬的巖石；另一條生產(chǎn)線用于帶掘錨機(jī)的機(jī)械，主要用于煤炭開采?！?/SPAN>
Uwe Seifter先生強(qiáng)調(diào)說：“挖掘頭的生產(chǎn)是我們核心技術(shù)的主要部分，例如切割頭、切割鼓、鑿子以及其他切割技術(shù)。作為設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的最重要的基礎(chǔ)，我們還建立有自己的技術(shù)中心。該技術(shù)中心擁有兩個(gè)測(cè)試臺(tái)，用于測(cè)試我們所掌握的巖樣，在確定巖石的硬度和磨損性后分別進(jìn)行切割試驗(yàn)。我們?cè)谠擃愒囼?yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)切割頭或切割鼓，從而使其在特定挖掘條件下達(dá)到最佳效果。在類似優(yōu)化過程中，我們的數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)揮出重要作用。該數(shù)據(jù)庫(kù)共收集有 5000 多個(gè)巖石樣本，可能是該專業(yè)領(lǐng)域全球范圍內(nèi)最大的數(shù)據(jù)庫(kù)。”
圖中的全斷面切割機(jī)是一款新開發(fā)產(chǎn)品（圖2），Uwe Seifter先生說：“目前該產(chǎn)品是我們?yōu)槎砹_斯和加拿大公司提供的最大的采礦機(jī)械，用于鉀鹽開采。該設(shè)備約重250t，配有我們最大的切割傳動(dòng)齒輪箱。齒輪箱的重量接近50t。大型切割頭上裝有推板，鑿子和間隔裝置焊接在推板上。開采硬質(zhì)巖石時(shí)，每個(gè)切割頭側(cè)有88個(gè)鑿子在特定位置工作，可開采巖石硬度達(dá)150～200MPa?！?span id="umg8kcc" class=Apple-converted-space>
“礦山機(jī)械各不相同，”區(qū)域經(jīng)理Herbert Geier補(bǔ)充道，“因此我們?cè)诮ㄔ焖袡C(jī)械時(shí)都是按照特定的規(guī)格進(jìn)行，然后由客戶挑選要增加的選項(xiàng)。這意味著每臺(tái)成品機(jī)械都是獨(dú)一無二的?！?span id="w000aw8" class=Apple-converted-space>
成功的替代產(chǎn)品的投資
“我們一直以來都想為切割頭推板（鑿子和間隔裝置焊接在上面）和齒輪箱的加工尋找一種全新的加工中心?！盚erbert Geier解釋道。加工部門條件較為特殊，最終只有一家專業(yè)機(jī)床制造商納入他們的考慮范圍。該制造商的產(chǎn)品擁有最佳可靠性，使用壽命長(zhǎng)，并滿足小批量和單件經(jīng)濟(jì)加工的所有要求?！坝捎诳蛻舻亩ㄖ撇槐M相同，我們常常需要優(yōu)化加工程序。因此，編程簡(jiǎn)單和易操作是我們選擇機(jī)床的兩個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)?！?/SPAN>
格外引人注目的是，該加工中心較“矮”。這是由于其地基比車間地面低900mm。Herbert Geier解釋道：“車間高度較低，機(jī)床頂部和行車吊鉤之間必須保留一定的距離。另外一個(gè)特點(diǎn)是我們看不到的。受車間空間限制，切屑和冷卻液系統(tǒng)必須安裝在機(jī)床下方，而且從側(cè)面排出或供給。”
立/臥轉(zhuǎn)換頭適合經(jīng)濟(jì)型五面加工
Uwe Seifter先生 解釋道：“我們?cè)谒惯_(dá)拉格?？铺?HEC 1600 Athletic 加工中心上加工齒輪箱的各種精密零件，如零件經(jīng)過粗車加工后在該加工中心上進(jìn)行密封面或軸承座的鏜孔、單銑或圓插補(bǔ)銑（圖3）。斯達(dá)拉格?？铺丶庸ぶ行倪€可加工經(jīng)過堆焊的高硬度工件。我們所要求的加工精度為直徑200mm時(shí)H7級(jí)。鑿子和間隔裝置焊接到切割頭推板后，整個(gè)工件要在HEC 1600 Athletic 上進(jìn)行機(jī)械加工。”
斯達(dá)拉格?？铺豀EC 1600 Athletic加工中心配有立/臥轉(zhuǎn)換頭和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，用于復(fù)雜工件的經(jīng)濟(jì)型五面加工。Uwe Seifter先生說：“采用立/臥轉(zhuǎn)換頭，可以在保證高精度的同時(shí)獲得更高效率。一些工件要求達(dá)到 H6級(jí)質(zhì)量，即加工精度達(dá)到0.01mm。”斯達(dá)拉格?？铺豀EC 1600 Athletic加工中心的定位精度≤7μm，因此可以達(dá)到極高的加工精度。Herbert Geier補(bǔ)充道：“五面加工降低裝卡次數(shù)，因此可進(jìn)一步降低非生產(chǎn)時(shí)間所占比例，這意味著我們只需要2～3次裝卡即可完成工作。此外，減少裝卡次數(shù)還可進(jìn)一步提高加工精度。”
高效加工
“除減少裝卡次數(shù)外，HEC 1600 Athletic還配備三個(gè)托盤?！盪we Seifter先生強(qiáng)調(diào)說，“其中一個(gè)用于外部裝夾操作。需要時(shí)，行車會(huì)將該托盤吊至機(jī)床加工區(qū)域。另外兩個(gè)托盤通過托盤自動(dòng)交換系統(tǒng)在裝卸站和加工區(qū)域自動(dòng)交換。這樣，操作人員就有足夠的時(shí)間在加工的同時(shí)精準(zhǔn)地執(zhí)行所有夾緊和松開工作?！?span id="gaimies" class=Apple-converted-space>
縮短換刀時(shí)間還可提高加工效率。換刀裝置帶有雙臂機(jī)械手。刀具重量不超過15kg時(shí)，可在12s內(nèi)完成從鏈?zhǔn)降稁?kù)到主軸的換刀。在采爾特韋格這一過程耗時(shí)較長(zhǎng)，因?yàn)樾枰獜乃降稁?kù)進(jìn)行換刀。
Herbert Geier說：“塔式刀庫(kù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的刀具管理。即使在加工或自動(dòng)換刀過程中也可進(jìn)行手動(dòng)換刀。我們選擇的是240刀位的塔式刀庫(kù)。此外，校準(zhǔn)好的刀具放在刀具車中。”內(nèi)冷的刀具也提高加工效率。HEC 1600 Athletic標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型的冷卻液壓力高達(dá)60bar（1bar=0.1MPa）。更高80bar的壓力可選。
“這一機(jī)床完全實(shí)現(xiàn)了我們改進(jìn)制造工藝的期望，”Uwe Seifter先生總結(jié)道，“斯達(dá)拉格?？铺毓緸槲覀兣嘤?xùn)了兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員，使我們能夠順利地投入生產(chǎn)。發(fā)生故障后，斯達(dá)拉格海科特服務(wù)部門會(huì)在幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)予以解決。截至2010年4月底，該加工中心投入使用約半年，我們已為該機(jī)床編寫了275個(gè)數(shù)控程序，加工出210個(gè)不同的工件，共節(jié)約加工時(shí)間1368h。與舊式同類機(jī)床相比，這相當(dāng)于提高150%的生產(chǎn)力。通過實(shí)際加工，斯達(dá)拉格?？铺爻兄Z的性能得到完全驗(yàn)證。這一結(jié)果也證明我們能夠良好地掌握機(jī)床操作，斯達(dá)拉格?？铺貦C(jī)床在易操作方面，實(shí)至名歸?！?/SPAN>
一臺(tái)斯達(dá)拉格海科特加工中心HEC 1600 Athletic于一年前在奧地利采爾特韋格的山特維克礦山工程機(jī)械有限公司投入使用。調(diào)試后，HEC 1600 Athletic（圖1）不但取代了原有的加工中心，而且還在質(zhì)量保證、制造工藝可靠性及縮短加工時(shí)間等方面實(shí)現(xiàn)甚至超越所有的挑戰(zhàn)性目標(biāo)。
位于采爾特韋格的山特維克礦山工程機(jī)械有限公司是山特維克礦山工程機(jī)械集團(tuán)旗下最具競(jìng)爭(zhēng)力的“石材切割”公司之一，專門開發(fā)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)用于建筑業(yè)地下坑洞采挖的挖掘機(jī)械和用于石膏、鹽、碳酸鉀、鉑、金剛石等礦石生產(chǎn)的礦山機(jī)械。除礦石挖掘外，山特維克礦山機(jī)械還用于建造隧道和洞穴。產(chǎn)品開發(fā)部門的 Uwe Seifter先生 解釋道：“我們有兩條制造和裝配生產(chǎn)線。一條生產(chǎn)線用于帶切割頭的機(jī)械，使用切割頭切割較硬的巖石；另一條生產(chǎn)線用于帶掘錨機(jī)的機(jī)械，主要用于煤炭開采?！?/SPAN>
圖1 帶兩個(gè)托盤進(jìn)給的斯達(dá)拉格?？铺豀EC 1600 Athletic加工中心
Uwe Seifter先生強(qiáng)調(diào)說：“挖掘頭的生產(chǎn)是我們核心技術(shù)的主要部分，例如切割頭、切割鼓、鑿子以及其他切割技術(shù)。作為設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的最重要的基礎(chǔ)，我們還建立有自己的技術(shù)中心。該技術(shù)中心擁有兩個(gè)測(cè)試臺(tái)，用于測(cè)試我們所掌握的巖樣，在確定巖石的硬度和磨損性后分別進(jìn)行切割試驗(yàn)。我們?cè)谠擃愒囼?yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)切割頭或切割鼓，從而使其在特定挖掘條件下達(dá)到最佳效果。在類似優(yōu)化過程中，我們的數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)揮出重要作用。該數(shù)據(jù)庫(kù)共收集有 5000 多個(gè)巖石樣本，可能是該專業(yè)領(lǐng)域全球范圍內(nèi)最大的數(shù)據(jù)庫(kù)。”
圖2 新開發(fā)的全斷面切割機(jī)
圖中的全斷面切割機(jī)是一款新開發(fā)產(chǎn)品（圖2），Uwe Seifter先生說：“目前該產(chǎn)品是我們?yōu)槎砹_斯和加拿大公司提供的最大的采礦機(jī)械，用于鉀鹽開采。該設(shè)備約重250t，配有我們最大的切割傳動(dòng)齒輪箱。齒輪箱的重量接近50t。大型切割頭上裝有推板，鑿子和間隔裝置焊接在推板上。開采硬質(zhì)巖石時(shí)，每個(gè)切割頭側(cè)有88個(gè)鑿子在特定位置工作，可開采巖石硬度達(dá)150～200MPa?！?span id="umg8kcc" class=Apple-converted-space>
“礦山機(jī)械各不相同，”區(qū)域經(jīng)理Herbert Geier補(bǔ)充道，“因此我們?cè)诮ㄔ焖袡C(jī)械時(shí)都是按照特定的規(guī)格進(jìn)行，然后由客戶挑選要增加的選項(xiàng)。這意味著每臺(tái)成品機(jī)械都是獨(dú)一無二的?！?span id="w000aw8" class=Apple-converted-space>
成功的替代產(chǎn)品的投資
“我們一直以來都想為切割頭推板（鑿子和間隔裝置焊接在上面）和齒輪箱的加工尋找一種全新的加工中心?！盚erbert Geier解釋道。加工部門條件較為特殊，最終只有一家專業(yè)機(jī)床制造商納入他們的考慮范圍。該制造商的產(chǎn)品擁有最佳可靠性，使用壽命長(zhǎng)，并滿足小批量和單件經(jīng)濟(jì)加工的所有要求?！坝捎诳蛻舻亩ㄖ撇槐M相同，我們常常需要優(yōu)化加工程序。因此，編程簡(jiǎn)單和易操作是我們選擇機(jī)床的兩個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)?！?/SPAN>
圖3 復(fù)雜工件的五面加工
格外引人注目的是，該加工中心較“矮”。這是由于其地基比車間地面低900mm。Herbert Geier解釋道：“車間高度較低，機(jī)床頂部和行車吊鉤之間必須保留一定的距離。另外一個(gè)特點(diǎn)是我們看不到的。受車間空間限制，切屑和冷卻液系統(tǒng)必須安裝在機(jī)床下方，而且從側(cè)面排出或供給。”
立/臥轉(zhuǎn)換頭適合經(jīng)濟(jì)型五面加工
Uwe Seifter先生 解釋道：“我們?cè)谒惯_(dá)拉格?？铺?HEC 1600 Athletic 加工中心上加工齒輪箱的各種精密零件，如零件經(jīng)過粗車加工后在該加工中心上進(jìn)行密封面或軸承座的鏜孔、單銑或圓插補(bǔ)銑（圖3）。斯達(dá)拉格?？铺丶庸ぶ行倪€可加工經(jīng)過堆焊的高硬度工件。我們所要求的加工精度為直徑200mm時(shí)H7級(jí)。鑿子和間隔裝置焊接到切割頭推板后，整個(gè)工件要在HEC 1600 Athletic 上進(jìn)行機(jī)械加工。”
圖4 通過手輪校準(zhǔn)軸承座
斯達(dá)拉格?？铺豀EC 1600 Athletic加工中心配有立/臥轉(zhuǎn)換頭和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，用于復(fù)雜工件的經(jīng)濟(jì)型五面加工。Uwe Seifter先生說：“采用立/臥轉(zhuǎn)換頭，可以在保證高精度的同時(shí)獲得更高效率。一些工件要求達(dá)到 H6級(jí)質(zhì)量，即加工精度達(dá)到0.01mm。”斯達(dá)拉格?？铺豀EC 1600 Athletic加工中心的定位精度≤7μm，因此可以達(dá)到極高的加工精度。Herbert Geier補(bǔ)充道：“五面加工降低裝卡次數(shù)，因此可進(jìn)一步降低非生產(chǎn)時(shí)間所占比例，這意味著我們只需要2～3次裝卡即可完成工作。此外，減少裝卡次數(shù)還可進(jìn)一步提高加工精度。”
高效加工
“除減少裝卡次數(shù)外，HEC 1600 Athletic還配備三個(gè)托盤?！盪we Seifter先生強(qiáng)調(diào)說，“其中一個(gè)用于外部裝夾操作。需要時(shí)，行車會(huì)將該托盤吊至機(jī)床加工區(qū)域。另外兩個(gè)托盤通過托盤自動(dòng)交換系統(tǒng)在裝卸站和加工區(qū)域自動(dòng)交換。這樣，操作人員就有足夠的時(shí)間在加工的同時(shí)精準(zhǔn)地執(zhí)行所有夾緊和松開工作?！?span id="gaimies" class=Apple-converted-space>
縮短換刀時(shí)間還可提高加工效率。換刀裝置帶有雙臂機(jī)械手。刀具重量不超過15kg時(shí)，可在12s內(nèi)完成從鏈?zhǔn)降稁?kù)到主軸的換刀。在采爾特韋格這一過程耗時(shí)較長(zhǎng)，因?yàn)樾枰獜乃降稁?kù)進(jìn)行換刀。
Herbert Geier說：“塔式刀庫(kù)實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的刀具管理。即使在加工或自動(dòng)換刀過程中也可進(jìn)行手動(dòng)換刀。我們選擇的是240刀位的塔式刀庫(kù)。此外，校準(zhǔn)好的刀具放在刀具車中。”內(nèi)冷的刀具也提高加工效率。HEC 1600 Athletic標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型的冷卻液壓力高達(dá)60bar（1bar=0.1MPa）。更高80bar的壓力可選。
“這一機(jī)床完全實(shí)現(xiàn)了我們改進(jìn)制造工藝的期望，”Uwe Seifter先生總結(jié)道，“斯達(dá)拉格?？铺毓緸槲覀兣嘤?xùn)了兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員，使我們能夠順利地投入生產(chǎn)。發(fā)生故障后，斯達(dá)拉格海科特服務(wù)部門會(huì)在幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)予以解決。截至2010年4月底，該加工中心投入使用約半年，我們已為該機(jī)床編寫了275個(gè)數(shù)控程序，加工出210個(gè)不同的工件，共節(jié)約加工時(shí)間1368h。與舊式同類機(jī)床相比，這相當(dāng)于提高150%的生產(chǎn)力。通過實(shí)際加工，斯達(dá)拉格?？铺爻兄Z的性能得到完全驗(yàn)證。這一結(jié)果也證明我們能夠良好地掌握機(jī)床操作，斯達(dá)拉格?？铺貦C(jī)床在易操作方面，實(shí)至名歸?！?/SPAN>
本文標(biāo)簽：高效率礦山機(jī)械的頂尖制造工藝
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