浅谈大型不规则机械零件的柔性制造系统

生产素质与效率的提高是产业升级的重要 内容，是提高企业竞争力的有效手段，主要表现为：生产要素的优化组合、技术水平、管理水平以及产品质量的提高。本文探讨的是大型不规则机械零件柔性制造系统(flexible manufacturing system，FMS)的加工子系统、物流子系统和信息子系统，以便组织高效高质量柔性生产，促进生产素质与效率的提高，促进产业升级。

1 传统Jj-r设备与方法的弊端在传统的机械加工方法中，-个大型、不规则零件的加工，需要几道、十几道甚至几十道工序，需要[6] 祁隽燕，彦海峰，谭超，等.基于 LabVIEW的胶带撕裂机器视觉检测系统研究[J].煤炭工程，2009(9)：123-125。

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作者简介：衍 永峰(1958-)，男，高级工程师。1985年毕业于内蒙古乌达煤矿职工大学，现任神华乌海能源公司副总经理。

(收稿 日期：2013-01-24；责任编辑：姚克)· 92· 煤 矿 机 电 2013年第4期经过多台、多种类型设备的加工来完成，还要准备各种工装夹具。这种加工方式主要存在以下弊端：1)费时费力，生产周期长。

2)零件的多次装夹和基准的多次转换易造成零件的加工精度难以提高。

4)对不规则复杂形面的加工，需特别注意在物流过程中对零部件的保护。

7)生产方式停步不前，产业不能转型升级，在行业中存在失去持续竞争力的风险。

2 柔性制造系统的组成柔性制造系统是由统-的信息控制系统、物料储运系统和-组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统。主要构成部分为：加工子系统、物流子系统(包括输送系统、贮存系统、操作系统)、信息子系统。下文对大型不规则机械零件 FMS的组成做简要介绍。

2.1 加工子系统加工子系统包括数控机床、编程软件、刀具等。

2.1.1 数控机床对大型不规则零件而言，传统的加工设备主要有立式车床、铣床、钻床、镗床等。从 20世纪 90年代发展起来的复合加工技术，在传统机械设计技术和精密制造技术基础上，集成了现代先进控制技术、精密测量技术和CAD/CAM应用技术，带来了革命性”的工艺创新。车铣加工中心正是这种复合加工技术的最具代表性的载体之-。切合大型不规则零件的加工特点，立式五轴车铣复合加工中心拥有居多优势，使其成为建立高效高质量柔性生产线的首选设备。

1)高集成。相对于传统的加工设备和工艺方法，立式五轴车铣加工中心具有高集成”的优势。

立式五轴车铣加工中心是-种以车削功能为主，并集成了铣削、镗削、钻削等功能，至少具有三个直线进给轴(X、Y、Z轴)和二个圆周进给轴(A或B、C轴)，且配有 自动换刀系统的机床；它是在三轴车削中心基础上发展起来的，相当于-台车削中心和-台加工中心的复合∩以经过-次装夹，完成全部车、铣、钻、镗、攻丝等加工，加工范围广、工艺能力强。

2)高速度、高精度。五轴车铣加工中心主轴速度和刀具具有非常高的刀尖线速率，是常规切削速度的5-10倍；相当于传统的加工设备和工艺方法具有高速度、高精度”的优势。

(1)加工时间短，效率高。高速切削的材料去除率通常是常规的3～5倍。

(2)刀具切削状况好，切削力小，主轴轴承、刀具和工件受力均校由于切削速度高，吃刀量很小，剪切变形区窄，变形系数减小，切削力降低大概30%～90%。同时，由于切削力小，让刀也小，提高了加工质量。

(3)刀具和工件受热影响校切削产生的热量大部分被高速流出的切屑所带走，故工件和刀具热变形小，有效地提高了加工精度。

(4)工件表面质量好。首先背吃刀量和切削宽度小，工件光洁度高；其次切削线速度高，机床激振频率远高于工艺系统的固有频率，工艺系统振动很小，容易获得好的表面质量。

(5)可完成高硬度材料和硬度高达 HRC40～62淬硬钢的加工。比如，采用带有特殊涂层的硬质合金刀具，在高速、大进给和小切削量的条件下，完成高硬度材料和淬硬钢的加工，不仅效率高出电加工 3～6倍 ，而