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      刀具與工業4.0的融合 數字化制造進程加快

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      刀具與工業4.0的融合 數字化制造進程加快

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      【摘要】:
      為了實現對工件的高效生產,需要進行跨工藝流程的信息交流。而刀具管理可在其中發揮重要作用,這是因為一旦缺少了刀具,生產只能停止。為了實現對工件的高效生產,需要進行跨工藝流程的信息交流。而刀具管理可在其中發揮重要作用,這是因為一旦缺少了刀具,生產只能停止?! 」I4.0的基本前提條件是互用性和通信。沒有廣泛而通暢的信息交流的話,就無法得出第四次工業革命的技術方案。為了能夠實現對工件的高效生產,就需要進

        為了實現對工件的高效生產,需要進行跨工藝流程的信息交流。而刀具管理可在其中發揮重要作用,這是因為一旦缺少了刀具,生產只能停止。 為了實現對工件的高效生產,需要進行跨工藝流程的信息交流。而刀具管理可在其中發揮重要作用,這是因為一旦缺少了刀具,生產只能停止。

        工業4.0的基本前提條件是互用性和通信。沒有廣泛而通暢的信息交流的話,就無法得出第四次工業革命的技術方案。為了能夠實現對工件的高效生產,就需要進行跨工藝流程的信息交流:必須對數據進行匯總、交換和評估?!按髷祿治觥北闶瞧渲械囊痪淞餍姓Z?! ?/p>

       

        在加工行業里,最大的優化潛力一直都是隱藏在工藝流程之中——能源方面、經濟方面和時間方面。為了提高生產效率,可以考慮各種不同的著力點。在設計階段,可以通過改善工具和材料等進廠數據,來提高設計階段的生產效率。在作業準備階段,可以通過流程管理軟件來降低生產設備的停機時間。一旦生產流程得到優化,能源需求也會相應降低。這是因為設備在空運行階段會被關斷,或進入睡眠模式。企業所收集的數據同樣蘊藏著未被利用的潛力。企業雖然把各類數據保存了下來,但并未在提高效益的潛力方面對數據進行分析。

        通過采用正確的刀具管理系統,可以實現高效的生產流程

        通過軟件提供協助

        從理論上看,生產中的優化潛力可以被快速識別。更為困難的是如何在實際工作中對貫穿產品使用壽命始終的潛力加以利用。尤其是中小型企業會面臨諸多困難,這是因為在他們看來,唯有具體的技術解決方案和可測量的增值才是最重要的。此外,現有的公共設施應該得到利用,并逐步得到改善;同時,生產流程實現自動化,生產能力得到提高,從而達到節能和降低成本的目的。在這方面,各種不同的軟件程序便可提供協助。

        在切削加工中,軟件可以發揮出重要的作用。它可以被集成到整個生產環節之中,從下達生產任務、工件設計、模擬,到產品生產和發貨。唯有考慮到所有流程和數據,方可實現價值創造。屬于此類的還有生產過程中的作業器械數據,如切削刀具、檢驗裝置和器具等。

        刀具的內連

        為了實現對工件的高效生產,需要從一開始就落實跨流程的信息交換。這項工作從客戶接受訂單時就已經開始:在那時就對產品的種類和數量以及供貨期限和目的作了規定?,F在則通常需要把訂單要求傳輸給PLM/CAD系統,以便設計人員開始其設計工作。為了能夠高效計劃加工規模,在這個工作步驟上就需要開始選擇生產刀具。許多著名的刀具制造廠商(如Walter公司等)均可提供其刀具產品的3D模型和重要的技術參數,以便設計人員能夠很好地對工件的后續加工作出設計。在此時間節點上,也需要審核所需刀具的存量,例如在機床設備上的存量或庫存存量。在NC編程過程中,需要針對各種材料納入相應刀具并對加工過程進行模擬。然后開始生產。

        機床所需的軟件來自多家不同的廠商。其中有Sandvik-Group集團公司所屬的TDMSystems公司,是針對切削領域的Tool Data Management(TDM/刀具數據管理)的供應商。該系統收集生產數據和刀具數據并把數據傳送到生產系統里。此外,連接各種不同在線平臺的接口也都是開放的。

        Mapal公司的Uniset C

        借助于不同的刀具管理技術方案,刀具數據也可以被提供給調節裝置來使用,圖中所示為Mapal公司的Uniset C

        對刀具使用壽命的管理

        通過采用TLM(Tool Lifecycle Management/刀具使用壽命管理),TDM系統可以專注于生產流程和配備的優化。軟件可以涵蓋設計與生產等所有階段的刀具組織工作。作為ERP、PLM和MES系統之間的連接環節,軟件可以收集刀具數據和圖形并在CAM和模擬過程中提供此類數據。同時,軟件還承擔起對刀具循環使用的組織工作,即:它提供有關設備上和倉庫里的刀具存量與狀態等信息。由此,可以降低刀具的循環和庫存數量,使訂貨量與生產狀況相匹配。

        軟件對工件設計與模擬過程中用到的所有刀具進行匯總并制成表格。根據此類表格便可在顧及刀具使用年限和實際庫存量的基礎上計算出每項生產任務所需的刀具數量。

        接下來便是對已經具備所有或大部分刀具的加工機床進行選擇。對所缺少的刀具,可以向倉庫領取或向供應商進行訂購,并計入到相應的成本中心里。

        刀具測量也被納入到TLM系統里。對此,TDM Systems公司可以與預調系統的廠商合作。在測量過程中,此類系統可以獲取保存在TDM上的刀具額定參數,并把實際測量數值寫回到系統里去。因此,從實際生產中所獲得的經驗數值便可供設計人員在設計階段使用。所測得的數據也可被傳送給機床。

        通過對刀具存量的透明化處理,可以把換裝時間和設備停機時間縮短到最小程度。

        在Coscom公司的Tooldirector VM系統與作為機械-數字測量單元的預調節裝置之間的網絡連接和數據通信

        與刀具制造廠商的合作

        此類管理軟件的優點很明顯:它可以為持續處于使用之中且需要定期更換和訂購的刀具的管理提供支持。為了給用戶提供支持,刀具制造商往往會與軟件專業公司合作。TDM Systems公司也與Mapal公司開展了此類合作。在合作過程中,軟件公司可以把精密刀具制造商的輸出和調節系統與其刀具使用壽命管理系統相對接。

        Mapal公司借助于TDM系統的能力,通過其新的物流和服務項目向用戶提供支持。兩家企業共同為用戶提供一種實現專業化刀具管理的途徑。通過合作,Mapal公司的調節和傳送系統可以與新的或現有的TDM應用系統相對接。通過接口可以實現刀具額定數值的交換和刀具測量數值的復寫。

        除了與軟件廠商的合作之外,Mapal公司還與SAP及其他伙伴公司共同研發出了自己的C類部件的使用周期管理軟件。該精密刀具制造廠商借助于SAP-Hana云平臺,開發出了自己的高效操作刀具及其數據的c-Com技術方案。此外,Mapal公司在2016年的AMB展會上推出了c-Com的Beta版本。

        基于明確規則和訪問權限,用戶和供應商可以在此公開透明的平臺上對相關刀具數據進行維護和分享。用于合作的數據總是處于最新的狀態。無論使用者數量有多少,數據的所有者在平臺上對數據進行了一次維護之后,所有被授權的參與者均可從各自的駐地隨時查閱所需的信息。

        此外,企業還可以在該平臺上在自己的環境里對所采用的技術方案進行比對,例如不同工廠加工的相同工件所需的刀具和加工參數。由此,可以對企業標準化和測評策略提供支撐,對庫存數量和采購策略進行優化,并可對采購與生產、采購與供應商之間的互動進行簡化。通過c-Com平臺,供應商可以更有針對性地提供新的服務項目。

        工業4.0中的工具

        針對刀具管理的另一個軟件生產商是Coscom公司。隨著制造的數字化發展,該企業也把刀具調節裝置集成到其作為上一級中央數據庫的Tooldirector VM刀具管理系統里。NC編程過程會產生整個刀具圖形和相應的刀具應用參數(如額定數據和切削參照點)。切削參照點常常為用戶所獨有,并在CAD/CAM編程過程中被更改。

        為了使刀具在CNC機床上正確工作,有必要把所希望的切削參照點位置傳送給預調節機構。針對預調節裝置的本身測量過程,中央刀具數據庫還可提供歸屬于相應整體刀具的測量程序信息和相應的刻度和聚焦數值。所有數據作為具體的整體刀具信息被傳送給預調節裝置,以實現對工件的正確機械加工,唯有如此,方可確保所驗證的虛擬設備上的模擬結果可被用于現實的加工作業中。

        在Coscom技術方案里,Tooldirector VM作為中央數據源被用于預調節裝置上,借助于一個LAN連接,所有所需的調節和測量信息被傳送給測量裝置。

        所有系統都追求一個目標,那就是在數字化的制造過程中,由采購過程直至產品生產過程,使信息流呈現透明和高效的狀態。數據由中央系統提供并得到集中維護,數據流亦是如此。這便是工業4.0在現實制造中的一種體現。

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