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外文资料名称： of 文资料出处： F 3N 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 (用外文写 ) 1 面向机床生命周期的发展 贾克布森 兰格诺斯克 江武 译 摘要： 对于投资决策新的生产设备，它变得越来越常见。在研究项目“ 资助下，德国联邦教育与研究部尽量减少机床生命周期的开发，运行和回收阶段的成本。立式车床的发展创新表明采用不同的战略，以尽量减少机床的寿命周期费用。 关键词： 生命周期；机械；监测 1 引言 在汽车行业，可以 显而易见机床的生命周期成本的计算的普遍倾向。机床制造商有义务在他们的产品使用以前界定寿命以预见和保证相应的费用。如果需要比预期有更多的服务和维修，那么机床供应商的利润就减少了。减少机器的停机时间和较长的间隔期的服务变得更加有利可图。因此，较高的机床质量和更长的可预见的部件寿命变得越来越重要。所以，汽车行业的投资者们不太喜欢机床的最低投资费了。修改后的计算基数有几个与机床的设计有关，因此可以采用更高质量的组件。液压供应，通常用于驱动夹紧系统，这导致高额的维护费用。避免这些高额费用的一种办法是新开发的机床系列 研究项目“ ，这是一个缩写为面向生命周期的机床，不采用任何液压元件。检测机器部件，例如滚珠丝杠，应当允许更换机械部件。寿命周期费用是一个正在开发的项目。该软件工具可以帮助优化在低生命周期成本的设计阶段对部件的选择，它也可用于机床功能部件的发展，例如夹紧装置。它实现了对主要成本因素（包括生命周期成本）进行明确确定的可能性。 2 顾客对制造商的要求 机床的最终用户，不断反应市场需求的灵活变化，以生产更多品种更高质量的产品，但是规模缩小很多。今天的机床和生产系统有 10 年至 15 年的寿命。该系列产品一般 是在低寿命的机器设备上生产的。它可能出现这样的情形：新产品的生产，必须在旧的生产车间设备和旧机床上进行。为了克服这些局限性，公司要投资柔性和重构机床，为各种各样的加工工序提供最低设置时间。这种多功能和柔性机床的运用可能是低效的，因为许多中小型机床运营公司无法明确预测自己未来的制造流程。因此，客观上，他们不知道是否会需要高质量的机床。因此，投资规划的目的应是考虑它们的能力和它们的成本效益。越来越多的公司也考虑到全寿命周期费用的显著性差异，即关于投资成本，维修成本，能源成本和生产力。这导致每台机床的费用产生差异 。 2 机床制造商希望在提供了一个高度多样性的机床类型的同时，又可用低生产成本生产机床。此外他们还希望能更有效地设计和生产，并降低服务成本和工作保修期。 随着越来越多的公司倾向于只购买保证生命周期成本的机器，机床制造商必须提供适当的优惠。技术设备的生命周期成本的普遍困难是进行技术改造并转化为经济价值。 户调查的结果 为了评估机床用户的需要，一份包括不同规模的公司和分支机构的客户调查报告已经完成。用于金属切削的机床的数量从 5 到 1500 不等。两个有关投资决定和生产力调查的结果也出来了。对于所有用户，技术和质 量要求是决定投资时优先考虑的。次要的是生命周期成本和投资成本。调查显示，只有一些较大的公司往往会按照保证其生命周期费用来决定其投资。例如， 准的提出者，戴姆勒克莱斯勒认为，只有根据合同的 寿命周期费用购买机床和生产线，才能保证寿命为 10 年 1。其他公司将会照着做。对于机床用户，首先考虑的是生产率，可用性和机床进程安全性，速度和加速度是次要的。 命周期成本的透明度 今天，“设计费用”是先进机床发展的主题。这种发展进程的结果是可以购买到性价比最优的机床。但是，这是对于机床生命周期成本和 用户最佳的结果吗？如果在今天能够完成任何机床寿命周期费用的计算，他们将意识到机器的发展进程。如果最低生命周期成本设计为基准设计，那么该如何对机床设计进行修改？ 采用生命周期成本的机床，包括制造费用和售后服务费用，将被分配到整个发展进程中。在最早的设计阶段，关于每一个组成部件的应用或设计的决定将作为考虑寿命周期费用的因素。机床寿命周期费用将应用在设计车床上工件的夹紧装置上。 通常具有工件夹紧功能的液压夹紧装置用于回转车床。从寿命周期费用的角度考虑夹紧功能，一个完整的新的工件夹紧的解决方案得以在该项目中实现。 在 10 年内，液压夹紧装置的主要费用是维修费用，尤其是对液压供应系统的维修。在 10 年的使用中，这笔维修费用甚至超过购买整个夹紧设备的费用。在回转车床上使用的新的电气夹紧装置是不需要维修和保养的，因此在使用过程中不会产生任何费用。相比较而言，传统的夹紧装置唯一的优势在于较低的设备购置费用。在整个寿命周期内传统机床并不占优势。其他组成部分也得以优化，例如在滚珠丝杠，线性轴承系统和控制系统的组成部件，都是在寿命周期费用的基础上进行计算的。总之，采用寿命周期费用 3 最优化的机床设计（设计寿命周期费用）与只考虑购买费用的机 床设计相比，有着显著性差异。 3 组合机床 机床制造商吉特迈认为模块化概念机床系列的重点是尽可能使用较多的标准部件。所有类型的机床系列在基本保持不变的情况下将延长部分组件并做些修改（即一些主要的转轴，其最大扭矩和转速，不同的塔楼和加工系统等）。图中是一种具有综合功能并降低生命周期成本的立式车床。尽管机床样机的开发采用了模块化设计，也很难保证机床重构的广泛性。它必须由机床制造商和机床操作员进行分类以实现重构。 床制造商实现的重构 该立式车床可在几个部位进行扩展。基本版配有标准主轴而没有 B 轴，给这台机床重新配置一个 B 轴，大量的改变是必要的，通常也只有机床制造商能够实现。因此，相互垂直的 X 轴和 Z 轴就必须改变。这也意味着必须改变机床的内部构造。所有类型的机床保持不变的组件主要有床身，床头，机床外壳，电机控制单元，冷却装置和操作面板。 床操作员实现的重构 该机床采用了模块化设计，以使机床用户在机床上可以使用专门的模块。该模块化设计采用了标准的对接系统，可以参照进行准确的定位和夹紧。这样机床操作员可以用简单的机床制造工艺来实现本来是不可能的标准机床配置。机床操作员利用一个在机床内部配备托盘系统的模块， 很容易地实现各种额外的制造流程。 通过以托盘为基础的技术模块可以实现大直径钻孔，磨削等，例如磨削纱锭，必须配备的能源供应和压缩空气以及适当的电连接监测传感器信号。整合这些连接到机械界面的解决方案目前正在验证中。 4 结合信息和组件 该机床原型机将配备数据存储设备以便可以存储具体组成部件的数据以达到对信息进行鉴定的目的，如制造商，类型，串行数据量以及生命周期等相关的维修信息。 四个特定的组件，如滚珠丝杠驱动装置，电气夹紧装置，该技术模块和主轴配备了以转发器芯片为基础的 术。电气夹紧系统配备了集成 片技术以为自动化配置机床控制系统储存所有有关资料。此外，集成 片还将被用于存储与生命周期有关的数据。这使得即使脱离了机床也可以确定元件的实际状况。阅读器芯片， 4 天线，必须置于带有 片的数据和能源传送的无线电频率区域。根据所需的数据速率，不同的系统运行在不同的传输频率和范围内都可以使用。印第安纳州为了保证一个可接受的传输距离，以达到 7 毫米的的 片， 2 记忆能力，它需要避免受到安装在地面上的金属表面的影响。经常交换的机床部件，例如基于夹紧系统的调配板配有一个硬连线天线融入固定部分 以及一个 片集成可交换部分。 其它的配备 片的机床功能部件，例如在机床生命周期中只能安装一次、两次的滚珠丝杠驱动器，必须安装或确定一个手持式天线连接到机床控制器中，以达到安装和维护的目的。 5 元器件监测 通常，机床使用的时间超过了球螺杆的寿命。如果没有过高的故障率，在经过一定的磨损后，他们将发生改变。这是最好的效果，以尽量减少无计划失败的风险。当球螺杆因为磨损而失效后，主轴变得不准确；特别是误差变得更高。因此，选择长期稳定的控制参数是不行的。滚珠丝杠或芯片上的污垢可能导致故障或在达到正常寿 命前扩大球螺杆的磨损。由于超过工件公差，这也要求不定期的进行更改。特别是在自动生产线上，停机数小时甚至数天将带来重大损失。因此，一个可靠的对滚珠丝杠进行监测的系统是重要的，以避免机床用户的这些额外费用。进行磨损检测和剩余寿命预测以按计划提前更换球螺杆，避免意外停机。 6 结论 目前正在重新考虑在工业上采用廉价机床和生产线。在过去通常没有考虑到消费，维修和保养费用。对投资者来说，机床最低购买价格是至关重要的。在不久的将来，突出的总生命周期成本和高品质的机械装备将被从一个不同的角度得到重视。一些项目研究的惟一办 法是调查，以最大限度地减少生命周期成本即完全放弃液压元件。此外部件监测是一个很好的方法来估量一个国家的机床技术，也是一个组合机床必不可少的设备，以适应不断变化的生产要求。 参考文献： 1 D.: in 09/2004, 1. 2 H.: 25 (2002) 5, S. 34 5 3 J.: 2006 4 1051: of 2003 5 D.: 5 (2005), 6
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