高效率矿山机械的顶尖制造工艺 - 文章

高效率矿山机械的顶尖制造工艺

作者：斯达拉格海科特公司来源：弗戈工业在线

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矿山机械在严酷的环境下进行作业，对自身关键部件的精度和加工效率要求极高。斯达拉格海科特加工中心用于矿山机械的传动部件和切割工具的加工。

一台斯达拉格海科特加工中心HEC 1600 Athletic于一年前在奥地利采尔特韦格的山特维克矿山工程机械有限公司投入使用。调试后，HEC 1600 Athletic（图1）不但取代了原有的加工中心，而且还在质量保证、制造工艺可靠性及缩短加工时间等方面实现甚至超越所有的挑战性目标。

位于采尔特韦格的山特维克矿山工程机械有限公司是山特维克矿山工程机械集团旗下最具竞争力的“石材切割”公司之一，专门开发、设计和生产用于建筑业地下坑洞采挖的挖掘机械和用于石膏、盐、碳酸钾、铂、金刚石等矿石生产的矿山机械。除矿石挖掘外，山特维克矿山机械还用于建造隧道和洞穴。产品开发部门的 Uwe Seifter先生解释道：“我们有两条制造和装配生产线。一条生产线用于带切割头的机械，使用切割头切割较硬的岩石；另一条生产线用于带掘锚机的机械，主要用于煤炭开采。”

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图1 带两个托盘进给的斯达拉格海科特HEC 1600 Athletic加工中心

“每台机械都需要六个不同的齿轮箱。”Uwe Seifter先生说道，包括一个切割传动齿轮箱、两个装载传动齿轮箱、两个行走传动齿轮箱以及一个输送传动齿轮箱。“我们共有约25种不同的产品，每种机械均需安装不同齿轮箱。这意味着我们要自行加工约150种不同的齿轮箱。齿轮箱的加工是我们的核心竞争力之一。除此之外，我们还为其他建筑机械制造商提供专用齿轮箱，例如斗轮挖掘机和辊轧机的减速器。”

Uwe Seifter先生强调说：“挖掘头的生产是我们核心技术的主要部分，例如切割头、切割鼓、凿子以及其他切割技术。作为设计和生产的最重要的基础，我们还建立有自己的技术中心。该技术中心拥有两个测试台，用于测试我们所掌握的岩样，在确定岩石的硬度和磨损性后分别进行切割试验。我们在该类试验的基础上设计切割头或切割鼓，从而使其在特定挖掘条件下达到最佳效果。在类似优化过程中，我们的数据库发挥出重要作用。该数据库共收集有 5000 多个岩石样本，可能是该专业领域全球范围内最大的数据库。”

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图2 新开发的全断面切割机

用于开采钾盐的全断面切割机

图中的全断面切割机是一款新开发产品（图2），Uwe Seifter先生说：“目前该产品是我们为俄罗斯和加拿大公司提供的最大的采矿机械，用于钾盐开采。该设备约重250t，配有我们最大的切割传动齿轮箱。齿轮箱的重量接近50t。大型切割头上装有推板，凿子和间隔装置焊接在推板上。开采硬质岩石时，每个切割头侧有88个凿子在特定位置工作，可开采岩石硬度达150～200MPa。”

“矿山机械各不相同，”区域经理Herbert Geier补充道，“因此我们在建造所有机械时都是按照特定的规格进行，然后由客户挑选要增加的选项。这意味着每台成品机械都是独一无二的。”

成功的替代产品的投资

“我们一直以来都想为切割头推板（凿子和间隔装置焊接在上面）和齿轮箱的加工寻找一种全新的加工中心。”Herbert Geier解释道。加工部门条件较为特殊，最终只有一家专业机床制造商纳入他们的考虑范围。该制造商的产品拥有最佳可靠性，使用寿命长，并满足小批量和单件经济加工的所有要求。“由于客户的定制不尽相同，我们常常需要优化加工程序。因此，编程简单和易操作是我们选择机床的两个重要标准。”

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图3 复杂工件的五面加工

缩短机床的辅助时间和停机时间是提高机床可用性的最有效策略之一。Uwe Seifter先生解释道：“因此，我们一直在寻找一家能够提供优秀服务的机床制造商，他们要恪守服务和工作承诺，并能提供专业的工作人员。位于德国凯姆尼茨的斯达拉格海科特有限公司的HEC 1600 Athletic加工中心能够满足我们在切削性能和效率方面的要求，同时能够达到优秀的加工精度和可靠性。此外，它还能满足我们特殊的生产要求。”

格外引人注目的是，该加工中心较“矮”。这是由于其地基比车间地面低900mm。Herbert Geier解释道：“车间高度较低，机床顶部和行车吊钩之间必须保留一定的距离。另外一个特点是我们看不到的。受车间空间限制，切屑和冷却液系统必须安装在机床下方，而且从侧面排出或供给。”

立/卧转换头适合经济型五面加工

Uwe Seifter先生解释道：“我们在斯达拉格海科特 HEC 1600 Athletic 加工中心上加工齿轮箱的各种精密零件，如零件经过粗车加工后在该加工中心上进行密封面或轴承座的镗孔、单铣或圆插补铣（图3）。斯达拉格海科特加工中心还可加工经过堆焊的高硬度工件。我们所要求的加工精度为直径200mm时H7级。凿子和间隔装置焊接到切割头推板后，整个工件要在HEC 1600 Athletic 上进行机械加工。”

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图4 通过手轮校准轴承座

Konni Richard负责该机床已有五个月，他正在用手轮校准齿轮箱的一个轴承座（图4）。数据将自动传输至机床控制系统的内存中。“跟其他机床一样，该加工中心同样采用Sinumerik 840 D控制系统。”Uwe Seifter先生强调说。

斯达拉格海科特HEC 1600 Athletic加工中心配有立/卧转换头和数控回转工作台，用于复杂工件的经济型五面加工。Uwe Seifter先生说：“采用立/卧转换头，可以在保证高精度的同时获得更高效率。一些工件要求达到 H6级质量，即加工精度达到0.01mm。”斯达拉格海科特HEC 1600 Athletic加工中心的定位精度≤7μm，因此可以达到极高的加工精度。Herbert Geier补充道：“五面加工降低装卡次数，因此可进一步降低非生产时间所占比例，这意味着我们只需要2～3次装卡即可完成工作。此外，减少装卡次数还可进一步提高加工精度。”

高效加工

“除减少装卡次数外，HEC 1600 Athletic还配备三个托盘。”Uwe Seifter先生强调说，“其中一个用于外部装夹操作。需要时，行车会将该托盘吊至机床加工区域。另外两个托盘通过托盘自动交换系统在装卸站和加工区域自动交换。这样，操作人员就有足够的时间在加工的同时精准地执行所有夹紧和松开工作。”

缩短换刀时间还可提高加工效率。换刀装置带有双臂机械手。刀具重量不超过15kg时，可在12s内完成从链式刀库到主轴的换刀。在采尔特韦格这一过程耗时较长，因为需要从塔式刀库进行换刀。

Herbert Geier说：“塔式刀库实现优秀的刀具管理。即使在加工或自动换刀过程中也可进行手动换刀。我们选择的是240刀位的塔式刀库。此外，校准好的刀具放在刀具车中。”内冷的刀具也提高加工效率。HEC 1600 Athletic标准机型的冷却液压力高达60bar（1bar=0.1MPa）。更高80bar的压力可选。

“这一机床完全实现了我们改进制造工艺的期望，”Uwe Seifter先生总结道，“斯达拉格海科特公司为我们培训了两名经验丰富的操作人员，使我们能够顺利地投入生产。发生故障后，斯达拉格海科特服务部门会在几个小时之内予以解决。截至2010年4月底，该加工中心投入使用约半年，我们已为该机床编写了275个数控程序，加工出210个不同的工件，共节约加工时间1368h。与旧式同类机床相比，这相当于提高150%的生产力。通过实际加工，斯达拉格海科特承诺的性能得到完全验证。这一结果也证明我们能够良好地掌握机床操作，斯达拉格海科特机床在易操作方面，实至名归。”(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (6/7/2011)


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