山特维克可乐满:让您的工厂领先未来

国际金属加工网 2020年09月18日

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领先未来的现代工厂

如今全球工厂都不断面临着各种新挑战,同时也享受着数字化、材料科学及自动化发展带来的益处;在这种风云变幻的大趋势下,如今的工厂管理者们所考虑的不仅是如何让他们的设施配置满足当下需求,而是满足未来十年的需求。

在本白皮书内,山特维克可乐满将探索数字化技术在机械加工行业的巨大潜力,且举例说明哪些行业已经在享受优化工艺和机床新能力带来的益处。

此外还将讲解制造商们在选购机床时应注意的一些最重要的考虑因素,包括占地面积、多功能性及各种技术特性。

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几大关键的制造业趋势

以瑞典为例,政府的智能产业战略旨在增强企业应对变化的能力和竞争力。快速的变化节奏正在变革工厂管理者们促进生产的方式, 因为他们面对的是愈加复杂和严苛的订单要求。

全世界各地的政府都已经开始启动各种项目、借助数字化技术确保竞争能力。在如今很多最具影响力的制造业趋势中,数字化都处于核心要位,不仅为工厂也为他们的客户开启了全新的可能性。

全球制造业的竞争形势比以往任何时候都更加激烈, 因此加剧了“提升工艺过程运行效率”之需求。而在新技术的助力下,工艺过程的运行正史无前例 地变得更快、更精益。

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高度定制化

客户越来越需要设计具备灵活性,要求提供产品样本以外的非标或定制产品。以车辆部件制造业为例,电动车辆的崛起大幅提升了定制化转向部件的需求量。由于电动车辆市场还远未达到标准化程度——尤其是底盘设计和电池更换,因此,具备定制能力的供应商就具备了领先竞争优势。

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智能化制造

制造行业的物联网 (IoT) 涉及智能传感器以及机器与机器、机器与装置之间的通讯。这一技术的应用已经在自动化程度更高的生产过程中发挥了至关重要的作用,助力企业实现了生产效率的提升和人为失误的减少。

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工件材质、零部件及加工方法

新材质比一些传统材质更轻、更强韧、可持续性更强。最近兴起的复合材质具备更强韧、更轻盈和刚性更强的优点。

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人的能力    

长期以来有一种争论:虽然大量人工操作已经被机器人自动化代替,但仍需要人类进行创造性思考、创新以及提供不拘泥于形式的问题解决方案。

然而近年来,机器人可谓取得了长足发展。实际上,如今光学图像识别技术的发展意味着机器人能够执行高度精准的拾取和放置操作。类似地,机器人在深度学习方面的进步已使它们具备了作曲、甚至是创作艺术品的能力。如果机器人具备了创造力且能够弄懂无条理的信息,那么还要人类做什么呢?

人类不可或缺的作用是:在机器无能为力之处提供附加价值。如今技术的引入意味着操作员同时管理三到四个自动单元,而非一个手动单元,由此使他们“升级”为技术人员而不是体力劳动者。对于操作员,维护、编程、测试和模拟过程变得史无前例得重要。

因为这个原因,如今对于技术熟练的工人需求旺盛。灵活性、创业精神及创新思维将是未来员工在企业数字化变革中获得成功的关键要素。不幸的是,技能短缺将是大多数企业不得不应对的难题;但同时万幸的是,随着技能教育、有效的行业领先培训以及下一代的应变能力越来越受关注和重视,未来一定会有更多具备新技能和非凡能力的人才加入到人力资源行列。

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制造商五大重要考虑因素

尽管制造业趋势往往给人感觉机会是在未来,而非当下,但是其实企业从今天开始就可以着手打造他们永不过时的工厂。以下是机床加工企业需要考虑的五大重要因素,能够大幅提升工厂的抗逆能力。

1:占地空间

同样的空间,更多能力

2:灵活

多轴CNC数控机床在四个或更多方向上运行

3:增材

内置金属喷镀头,能够进行增材制造

4:集成

机床内集成智能软件和传感器

5:自动化

增强机械能力对生产大为有益

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更多能力空间不变

工厂空间有限。在未来的工厂,机床数量会减少,但是能力会增多。近年的CNC数控机床除了可进行传统的切削工艺外,还集成了磨削、 扩孔、焊接和测量功能,可谓是“万能”的通用型机床。

增强机械能力对生产大为有益。如果一个部件可以在同一台——而非三台机床上生产完成,那么会大幅节省换刀用时和人力资源。

企业可以早早开始规划设备的升级时间表,以此确保以经济上可持续的方式逐渐施行机床的整合、增强过程。随着单一用途的机床被淘汰,工厂空间逐渐被空出来,工厂管理者们便可以考虑用什么样的设备来填充这些新空出来的空间。或许可以考虑同时加入多种高科技机床,以增多同一时间同时运行的生产线数量。

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多种技术特性 一台机床实现

多轴CNC数控机床在四个或更多方向上运行。凭借完整的五轴加工能力,多功能机床将更多工艺囊括于同一个工作站。具备五轴加工能力的机床可以打造更复杂的3D槽型,例如涡轮叶片和切削刀具

借助比标准X、Y、Z轴更丰富的配置,操作员可以生产具备内部槽型的部件,这是简单的三轴配置无法触及的部分。由于运行的轴数增多了,刀库——CNC数控机床所有切削刀具的储存处——也进行了扩容。刀具增多了,却只需要一次装夹调试,这就使得操作员有时间执行更多功能,而无需浪费时间频繁换刀。

内置高压冷却剂是购买阶段需要考虑的又一个重要的机床特性。切削液的主要功能是排屑、冷却以及在刀具和工件材质之间起到润滑作用。如果施用正确,高效切削液能够使产出最大化并提升刀具性能。现代车刀配备喷嘴,能够将冷却剂精准施用于切削区域,以相当高的压力实现效用最大化。

购买过程中,您可能还会考虑不同的控制系统,例如Siemens、Heidenhain、Fanuc或Mitsubishi,每一种都有自己不同的工作方式。也许很多管理者选择坚持使用他们一直使用的,就好比用惯了iPhone的用户可能永远不会换用安卓,反之亦然——但是,现在情况不同了,制造商们是时候探索一下不同的选项了。在制定购买决策时一成不变,只会限制工厂的潜能发展。

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同一台机床 能做得更多

更先进的高级机床实现了更多功能、更小的占地空间,而集“增材”与“减材”制造于一体的混合型机床实现了同一加工表面上金属切削与制造两种加工的并举。这种“下一代”机床第一眼看去类似五轴铣床,但实际并不相同——其内置了喷镀头,能够进行增材制造。

这种集增材与减材制造于一体的机床实现了更大的成本柔性。总得来说,增材制造比减材制造更费成本,所以对于混合型机床,只在有必要进行增材制造的时候才会调用这种更昂贵的工艺。这样做有利于企业守住盈亏底线。

除了成本,增材制造在表面质量方面的欠灵活表现也是混合型机床的一个考量因素。一旦增材制造过程完成,即可切换回传统减材工艺(铣削),以此确保高水准的表面质量。

曾经的3D打印技术几乎都使用聚合物,而今天的增材制造机床可以使用钢、 不锈钢、镍、钴以及铜基合金材质。这些不同的材质可以融合起来共同打造同一个产品,仅在必要处使用更昂贵的材质。

成就如此水准之加工灵活性的一个重要因素是机床刀具。模块化的刀具选项减少了大量刀具库存的必要性,促成了相当于昂贵定制化刀具之高水准的灵活性。

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集成数字化

即便在最先进的工厂,也会存在闲置的机床,导致刀具得不到充分利用、部件遭废弃。从前,操作员只能凭经验和直觉提升工艺过程、检查加工问题。而如今情况完全不同,智能软件和传感器堪称机床内的虚拟眼睛和耳朵,提供优质的加工建议。

如今从计划到准备、生产、监控和服务的每一个阶段都离不开数字化。请牢记一点:每一个由机床加工而成的零部件都是成千上万次选择的结晶。如何选用最合适的刀具、加工策略和切削参数,这些都是至关重要的决策,但也耗时。山特维克可乐满专用于CAM程序的CoroPlus软件能够将计划阶段用时从以小时计缩短到以分钟计。该软件能够为您制定所有正确的加工决策,利落、巧妙地集成于您的CAM和刀具管理软件。

随着每一台机床的彼此互联,智能化的数据采集将使操作员能够了解转轴轴承、轴马达以及其他零部件内部的实时情况。这样的机床将能够辨识切削刀具的声响——甚至是人耳无法探测的声响,以此帮助工厂管理者优化刀具性能和寿命。

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自动化

机床加工的自动化涉及范围广泛,包括工件处理、托盘搬运以及换刀操作。这是一个等待开发的巨大的成本节省空间——方法原则就是:让枯燥的、脏的、危险的人力劳动自动化。

一个明显上升的趋势是:机床刀具制造商们越来越多出售自动化解决方案,因为客户对这方面的需求愈加旺盛。很多工厂在采购时都开始倾向于自动化,即便这要花费一年的时间不断进行品质改进和测试才能最终将工厂的所有潜能完整融合。

最有前景的是,自动化实现了“一次机床调试就可执行多种应用”,而无需人工输入,例如磨削、扩孔、焊接和测量应用。工厂管理者可向机床刀具制造商要求提供定制化的机床自动化方案,以此精确满足需求。又一次,焦点落在:在有限占地空间实现能力最大化。一次机床升级——还是同一个工作单元,但能力大变身——从仅可执行单一的、相对简单的任务,变为可执行多个不同任务——只需一次调试,且自动完成。

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可持续发展,落实到每一步

联合国提出的到2030年需实现的17个可持续发展目标是为所有人设计的一个关于更美好、更可持续发展之未来的宏伟蓝图。

制造行业有志于尽可能最小化其环境影响,不仅仅要优化能源利用,而是要做得更多。不断增长的人口数量、有限的资源、线型经济——这些全世界共同面临的难题必须依靠技术来解决。通过向循环经济转变,废弃产品被当做原材料重新放回循环型的资源利用模式中。

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减少工件材质报废

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为未来做准备,就从今天开始……

工厂要考虑的不仅是自身加工过程对环境的影响,同时也要考虑各自供应商对环境的影响,所以务必从坚持可持续发展理念的精益制造商采购机械和刀具。我们有机会推动行业向更好的方向发展。

山特维克可乐满能够帮助企业为未来做准备,就从今天开始。最新的机床刀具技术将帮助工厂以同样的占地空间实现更多加工,同时减少浪费。充分利用数字化及智能互联的优势, 工厂管理者将能够做出兼顾生产目标与可持续发展目标的优质决策。

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(山特维克可乐满)

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