数字化推动磨削工艺的发展

文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2019-03-10
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与其他金属切削加工工艺一样,数字化正推动磨削技术的发展,给行业带来新的挑战。刀具和机床厂商,以及最终用户必须思考如何整合这种新的技术,以使他们的产品在未来确保数字化和保持竞争力。即使在传统的加工条件下,工业磨削也需要最优的工艺和高精度的磨削工具,因为众所周知,磨削工艺是工件的“最后一步”,是为了确保工件具有最佳的表面质量、尺寸公差和光学方面效果。

如今,智能网络化系统越来越多地应用于磨削技术之中。例如,在赫美斯数字化产品CBNi砂轮的基体中,内置RFID芯片,从而促使磨床设备和刀具仓库之间能够持续地进行无线通信。
现代的磨削工具通过配备数字数据接口,可以与工业4.0兼容。工具制造商通过数字化工具,同样为磨削工艺的优化做出了重要贡献。

传统产品中的高科技元素

来自汉堡的Hermes Schleifmittel是数字磨削工具开发的先驱之一。赫美斯生产的CBNi砂轮的基体嵌入了RFID芯片(图1),其可实现砂轮与机床或砂轮与轴承系统之间连续的无线通信。芯片的读取时间为每16 Byte 0.02~0.03 s,并可单独编程。

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通过赫美斯和最终用户的密切沟通,确保砂轮在交付前写入独立的砂轮数据——其中包括测试数据、工艺标识号、最大砂轮转速以及修整参数等。同时还可以设置密码,对相关敏感数据进行加密保护。

智能CBNi磨削工具具有广泛的应用前景。常见的应用是在汽车、轴承或医疗技术行业(图2)。由于这些行业的高质量要求,数字接口化具有最直接的优势。这些优点包括自动遵守固有的安全要求、不断优化磨削参数、刀具的清晰识别以及工艺过程的数字化记录。数字磨削工具制造商在满足客户对产品质量提出的最高要求的同时,也为客户提供最高效的制造工艺支持。

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数字化基础设施为机床厂商提供优势

每个机床厂商都被要求提供比以前更高效、更透明、更安全的产品。数字化磨削工具的支持使这些需求变为现实。借助于智能链接和界面,现代机床可以提供和处理越来越多的信息,并配备了新的基于应用程序的导航元素。

伴随着工艺数据全球化的分享和处理、更快速的反馈以及高效的数字化问题分析所组成的更好的服务,帮助产品不断地进行数据评估,最终达到更加出色的产品质量。简化、直观的操作已成为现状和发展趋势。由于网络智能化,将来可能有越来越多的机床带有自动调整参数的功能。当然,这一切也适用于磨床制造商。

通过将磨床改造成能够使用的智能磨削工具,从而提高自身竞争力,对于磨床制造商来说是一件容易且成本导向的事情。由于嵌入在砂轮上的数字RFID芯片非常小,从小尺寸砂轮到非常大的无心磨砂轮都可以配备,这保证了任何一台磨床都能使用这项技术。芯片的读写设备可安装在机房内或机房外,可由具体应用情况而定。

用户受益于高效率和可靠的流程

用户可以从向数字化加工方式转变的过程中,以及其他附带的优势中获利良多。毕竟,磨削工具的经济使用和安全操作是生产型企业成功增加收益的关键因素,而这些因素受到数字化磨削工具的影响最为显著。

CBNi砂轮的使用周期可分为以下几个主要阶段:砂轮的交付、在机床上的使用、可能的中间储存及砂轮使用寿命结束后再返回砂轮厂家进行重新粘接(图3)。这种循环具有相当大的合理化潜力,可以通过现代数字工具管理加以利用。重中之重是所使用的工具有唯一标识:哪个工具在哪个机床上执行哪个工艺过程并制造哪个特定的工件。

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智能工具通过自动地与机床进行连续的信息交换,提供包括应用数据、极限值、过程和工艺记录等一些重要的数据信息。这些数据信息构成了工具的高效物流的基础,其可以在自身生成数据的基础上不断改进和适应。

使用智能磨削工具时,所有必要的信息都通过数字接口提供,并不断更新。收集到的数据组合存储在云端,不再需要传统的专门的存储文件。其优点是显而易见的:资源节省、提供快速分散的访问和更短的响应时间。同时,云端储存通常更透明和更安全。

互联网生产使清晰地跟踪和分配使用加工工具成为可能,并且也使管理最终工件成为可能。同时,数字文档通过存储除几何数据外的其他数据,如被加工工件的数量或修整周期,为用户提供关于单个工具生命周期的重要信息。如果还输入了预先定义的磨损量,则可以自动计算并产生新订单。同样,用户重点关注的是过程的效率和安全性。

为终端用户定制数字化的解决方案

完整的网络提供了许多优势。然而它不一定是每一家公司的最佳解决方案。为了成功地集成整个数字化生产,以下问题必须优先考虑:生产中是否存在质量问题?流程是否足够自动化?由于机床碰撞的增加,是否存在安全问题?相关文件的打印是否清晰?根据库存结果和公司数字化程度,选择实施方案(图4)。

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数字化工具管理最简单的是基于应用的独立解决方案。在这里,数据可以通过和工具的接口无线交换,然后存储和组织到计算机或平板电脑上。这种方法是一个很好的起点。独立解决方案的另一种方法是将数字工具集成到单个机床的现有监视系统中。在这里,最重要的过程数据,如功耗、压缩空气、温度和特定工具的数据是可视化的和可测量的。

通过集成到现代制造执行系统(MES)中,数字化工具可以充分发挥其性能潜力。随着MES的实现,智能磨削工具的集成相对简单。如果企业还没有相应程度的数字化,但具有提高实施和投资的意愿,那么就能够充分利用所有技术优势的先决条件。

赫美斯——帮助启动数字化磨削工艺的专家

赫美斯磨料学院(HAI)能够提供咨询、协助客户集成智能化磨削工具并用于生产。赫美斯资深的应用工程在开始阶段,可以对集成智能化磨削工具的可能性进行评估。为客户定制方案的起始点,通常是在客户现场,借助于先进的测量和评估技术,对现有磨削工艺进行一次综合性的分析。举例来说,写入RFID的相关变量,必须要提前定义好;后续的实施阶段和员工培训,将也由HAI团队的成员负责支持。

生产实践往往仍达不到技术标准。由于潜在的竞争优势仍未被开发完全,从而加大了与竞争对手的差距。工具制造商的资深顾问可以提供相关帮助,以缩小这一差距。他们对技术可行性的了解以及结合对客户情况的理解,是成功地将数字化部件集成到现有设备上的基础。

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