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外文資料名稱： of 文資料出處： F 3N 附 件： 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 簽名： 年 月 日 (用外文寫 ) 1 面向機(jī)床生命周期的發(fā)展 賈克布森 蘭格諾斯克 江武 譯 摘要： 對(duì)于投資決策新的生產(chǎn)設(shè)備，它變得越來(lái)越常見(jiàn)。在研究項(xiàng)目“ 資助下，德國(guó)聯(lián)邦教育與研究部盡量減少機(jī)床生命周期的開(kāi)發(fā)，運(yùn)行和回收階段的成本。立式車床的發(fā)展創(chuàng)新表明采用不同的戰(zhàn)略，以盡量減少機(jī)床的壽命周期費(fèi)用。 關(guān)鍵詞： 生命周期；機(jī)械；監(jiān)測(cè) 1 引言 在汽車行業(yè)，可以 顯而易見(jiàn)機(jī)床的生命周期成本的計(jì)算的普遍傾向。機(jī)床制造商有義務(wù)在他們的產(chǎn)品使用以前界定壽命以預(yù)見(jiàn)和保證相應(yīng)的費(fèi)用。如果需要比預(yù)期有更多的服務(wù)和維修，那么機(jī)床供應(yīng)商的利潤(rùn)就減少了。減少機(jī)器的停機(jī)時(shí)間和較長(zhǎng)的間隔期的服務(wù)變得更加有利可圖。因此，較高的機(jī)床質(zhì)量和更長(zhǎng)的可預(yù)見(jiàn)的部件壽命變得越來(lái)越重要。所以，汽車行業(yè)的投資者們不太喜歡機(jī)床的最低投資費(fèi)了。修改后的計(jì)算基數(shù)有幾個(gè)與機(jī)床的設(shè)計(jì)有關(guān)，因此可以采用更高質(zhì)量的組件。液壓供應(yīng)，通常用于驅(qū)動(dòng)夾緊系統(tǒng)，這導(dǎo)致高額的維護(hù)費(fèi)用。避免這些高額費(fèi)用的一種辦法是新開(kāi)發(fā)的機(jī)床系列 — — 研究項(xiàng)目“ ，這是一個(gè)縮寫為面向生命周期的機(jī)床，不采用任何液壓元件。檢測(cè)機(jī)器部件，例如滾珠絲杠，應(yīng)當(dāng)允許更換機(jī)械部件。壽命周期費(fèi)用是一個(gè)正在開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目。該軟件工具可以幫助優(yōu)化在低生命周期成本的設(shè)計(jì)階段對(duì)部件的選擇，它也可用于機(jī)床功能部件的發(fā)展，例如夾緊裝置。它實(shí)現(xiàn)了對(duì)主要成本因素（包括生命周期成本）進(jìn)行明確確定的可能性。 2 顧客對(duì)制造商的要求 機(jī)床的最終用戶，不斷反應(yīng)市場(chǎng)需求的靈活變化，以生產(chǎn)更多品種更高質(zhì)量的產(chǎn)品，但是規(guī)?？s小很多。今天的機(jī)床和生產(chǎn)系統(tǒng)有 10 年至 15 年的壽命。該系列產(chǎn)品一般 是在低壽命的機(jī)器設(shè)備上生產(chǎn)的。它可能出現(xiàn)這樣的情形：新產(chǎn)品的生產(chǎn)，必須在舊的生產(chǎn)車間設(shè)備和舊機(jī)床上進(jìn)行。為了克服這些局限性，公司要投資柔性和重構(gòu)機(jī)床，為各種各樣的加工工序提供最低設(shè)置時(shí)間。這種多功能和柔性機(jī)床的運(yùn)用可能是低效的，因?yàn)樵S多中小型機(jī)床運(yùn)營(yíng)公司無(wú)法明確預(yù)測(cè)自己未來(lái)的制造流程。因此，客觀上，他們不知道是否會(huì)需要高質(zhì)量的機(jī)床。因此，投資規(guī)劃的目的應(yīng)是考慮它們的能力和它們的成本效益。越來(lái)越多的公司也考慮到全壽命周期費(fèi)用的顯著性差異，即關(guān)于投資成本，維修成本，能源成本和生產(chǎn)力。這導(dǎo)致每臺(tái)機(jī)床的費(fèi)用產(chǎn)生差異 。 2 機(jī)床制造商希望在提供了一個(gè)高度多樣性的機(jī)床類型的同時(shí)，又可用低生產(chǎn)成本生產(chǎn)機(jī)床。此外他們還希望能更有效地設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，并降低服務(wù)成本和工作保修期。 隨著越來(lái)越多的公司傾向于只購(gòu)買保證生命周期成本的機(jī)器，機(jī)床制造商必須提供適當(dāng)?shù)膬?yōu)惠。技術(shù)設(shè)備的生命周期成本的普遍困難是進(jìn)行技術(shù)改造并轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 戶調(diào)查的結(jié)果 為了評(píng)估機(jī)床用戶的需要，一份包括不同規(guī)模的公司和分支機(jī)構(gòu)的客戶調(diào)查報(bào)告已經(jīng)完成。用于金屬切削的機(jī)床的數(shù)量從 5 到 1500 不等。兩個(gè)有關(guān)投資決定和生產(chǎn)力調(diào)查的結(jié)果也出來(lái)了。對(duì)于所有用戶，技術(shù)和質(zhì) 量要求是決定投資時(shí)優(yōu)先考慮的。次要的是生命周期成本和投資成本。調(diào)查顯示，只有一些較大的公司往往會(huì)按照保證其生命周期費(fèi)用來(lái)決定其投資。例如， 準(zhǔn)的提出者，戴姆勒克萊斯勒認(rèn)為，只有根據(jù)合同的 壽命周期費(fèi)用購(gòu)買機(jī)床和生產(chǎn)線，才能保證壽命為 10 年 [1]。其他公司將會(huì)照著做。對(duì)于機(jī)床用戶，首先考慮的是生產(chǎn)率，可用性和機(jī)床進(jìn)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，“設(shè)計(jì)費(fèi)用”是先進(jìn)機(jī)床發(fā)展的主題。這種發(fā)展進(jìn)程的結(jié)果是可以購(gòu)買到性價(jià)比最優(yōu)的機(jī)床。但是，這是對(duì)于機(jī)床生命周期成本和 用戶最佳的結(jié)果嗎？如果在今天能夠完成任何機(jī)床壽命周期費(fèi)用的計(jì)算，他們將意識(shí)到機(jī)器的發(fā)展進(jìn)程。如果最低生命周期成本設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，那么該如何對(duì)機(jī)床設(shè)計(jì)進(jìn)行修改？ 采用生命周期成本的機(jī)床，包括制造費(fèi)用和售后服務(wù)費(fèi)用，將被分配到整個(gè)發(fā)展進(jìn)程中。在最早的設(shè)計(jì)階段，關(guān)于每一個(gè)組成部件的應(yīng)用或設(shè)計(jì)的決定將作為考慮壽命周期費(fèi)用的因素。機(jī)床壽命周期費(fèi)用將應(yīng)用在設(shè)計(jì)車床上工件的夾緊裝置上。 通常具有工件夾緊功能的液壓夾緊裝置用于回轉(zhuǎn)車床。從壽命周期費(fèi)用的角度考慮夾緊功能，一個(gè)完整的新的工件夾緊的解決方案得以在該項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)。 在 10 年內(nèi)，液壓夾緊裝置的主要費(fèi)用是維修費(fèi)用，尤其是對(duì)液壓供應(yīng)系統(tǒng)的維修。在 10 年的使用中，這筆維修費(fèi)用甚至超過(guò)購(gòu)買整個(gè)夾緊設(shè)備的費(fèi)用。在回轉(zhuǎn)車床上使用的新的電氣夾緊裝置是不需要維修和保養(yǎng)的，因此在使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生任何費(fèi)用。相比較而言，傳統(tǒng)的夾緊裝置唯一的優(yōu)勢(shì)在于較低的設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用。在整個(gè)壽命周期內(nèi)傳統(tǒng)機(jī)床并不占優(yōu)勢(shì)。其他組成部分也得以優(yōu)化，例如在滾珠絲杠，線性軸承系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的組成部件，都是在壽命周期費(fèi)用的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算的?？傊捎脡勖芷谫M(fèi)用 3 最優(yōu)化的機(jī)床設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)壽命周期費(fèi)用）與只考慮購(gòu)買費(fèi)用的機(jī) 床設(shè)計(jì)相比，有著顯著性差異。 3 組合機(jī)床 機(jī)床制造商吉特邁認(rèn)為模塊化概念機(jī)床系列的重點(diǎn)是盡可能使用較多的標(biāo)準(zhǔn)部件。所有類型的機(jī)床系列在基本保持不變的情況下將延長(zhǎng)部分組件并做些修改（即一些主要的轉(zhuǎn)軸，其最大扭矩和轉(zhuǎn)速，不同的塔樓和加工系統(tǒng)等）。圖中是一種具有綜合功能并降低生命周期成本的立式車床。盡管機(jī)床樣機(jī)的開(kāi)發(fā)采用了模塊化設(shè)計(jì)，也很難保證機(jī)床重構(gòu)的廣泛性。它必須由機(jī)床制造商和機(jī)床操作員進(jìn)行分類以實(shí)現(xiàn)重構(gòu)。 床制造商實(shí)現(xiàn)的重構(gòu) 該立式車床可在幾個(gè)部位進(jìn)行擴(kuò)展。基本版配有標(biāo)準(zhǔn)主軸而沒(méi)有 B 軸，給這臺(tái)機(jī)床重新配置一個(gè) B 軸，大量的改變是必要的，通常也只有機(jī)床制造商能夠?qū)崿F(xiàn)。因此，相互垂直的 X 軸和 Z 軸就必須改變。這也意味著必須改變機(jī)床的內(nèi)部構(gòu)造。所有類型的機(jī)床保持不變的組件主要有床身，床頭，機(jī)床外殼，電機(jī)控制單元，冷卻裝置和操作面板。 床操作員實(shí)現(xiàn)的重構(gòu) 該機(jī)床采用了模塊化設(shè)計(jì)，以使機(jī)床用戶在機(jī)床上可以使用專門的模塊。該模塊化設(shè)計(jì)采用了標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)接系統(tǒng)，可以參照進(jìn)行準(zhǔn)確的定位和夾緊。這樣機(jī)床操作員可以用簡(jiǎn)單的機(jī)床制造工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)本來(lái)是不可能的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床配置。機(jī)床操作員利用一個(gè)在機(jī)床內(nèi)部配備托盤系統(tǒng)的模塊， 很容易地實(shí)現(xiàn)各種額外的制造流程。 通過(guò)以托盤為基礎(chǔ)的技術(shù)模塊可以實(shí)現(xiàn)大直徑鉆孔，磨削等，例如磨削紗錠，必須配備的能源供應(yīng)和壓縮空氣以及適當(dāng)?shù)碾娺B接監(jiān)測(cè)傳感器信號(hào)。整合這些連接到機(jī)械界面的解決方案目前正在驗(yàn)證中。 4 結(jié)合信息和組件 該機(jī)床原型機(jī)將配備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備以便可以存儲(chǔ)具體組成部件的數(shù)據(jù)以達(dá)到對(duì)信息進(jìn)行鑒定的目的，如制造商，類型，串行數(shù)據(jù)量以及生命周期等相關(guān)的維修信息。 四個(gè)特定的組件，如滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)裝置，電氣夾緊裝置，該技術(shù)模塊和主軸配備了以轉(zhuǎn)發(fā)器芯片為基礎(chǔ)的 術(shù)。電氣夾緊系統(tǒng)配備了集成 片技術(shù)以為自動(dòng)化配置機(jī)床控制系統(tǒng)儲(chǔ)存所有有關(guān)資料。此外，集成 片還將被用于存儲(chǔ)與生命周期有關(guān)的數(shù)據(jù)。這使得即使脫離了機(jī)床也可以確定元件的實(shí)際狀況。閱讀器芯片， 4 天線，必須置于帶有 片的數(shù)據(jù)和能源傳送的無(wú)線電頻率區(qū)域。根據(jù)所需的數(shù)據(jù)速率，不同的系統(tǒng)運(yùn)行在不同的傳輸頻率和范圍內(nèi)都可以使用。印第安納州為了保證一個(gè)可接受的傳輸距離，以達(dá)到 7 毫米的的 片， 2 記憶能力，它需要避免受到安裝在地面上的金屬表面的影響。經(jīng)常交換的機(jī)床部件，例如基于夾緊系統(tǒng)的調(diào)配板配有一個(gè)硬連線天線融入固定部分 以及一個(gè) 片集成可交換部分。 其它的配備 片的機(jī)床功能部件，例如在機(jī)床生命周期中只能安裝一次、兩次的滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)器，必須安裝或確定一個(gè)手持式天線連接到機(jī)床控制器中，以達(dá)到安裝和維護(hù)的目的。 5 元器件監(jiān)測(cè) 通常，機(jī)床使用的時(shí)間超過(guò)了球螺桿的壽命。如果沒(méi)有過(guò)高的故障率，在經(jīng)過(guò)一定的磨損后，他們將發(fā)生改變。這是最好的效果，以盡量減少無(wú)計(jì)劃失敗的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)球螺桿因?yàn)槟p而失效后，主軸變得不準(zhǔn)確；特別是誤差變得更高。因此，選擇長(zhǎng)期穩(wěn)定的控制參數(shù)是不行的。滾珠絲杠或芯片上的污垢可能導(dǎo)致故障或在達(dá)到正常壽 命前擴(kuò)大球螺桿的磨損。由于超過(guò)工件公差，這也要求不定期的進(jìn)行更改。特別是在自動(dòng)生產(chǎn)線上，停機(jī)數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天將帶來(lái)重大損失。因此，一個(gè)可靠的對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)是重要的，以避免機(jī)床用戶的這些額外費(fèi)用。進(jìn)行磨損檢測(cè)和剩余壽命預(yù)測(cè)以按計(jì)劃提前更換球螺桿，避免意外停機(jī)。 6 結(jié)論 目前正在重新考慮在工業(yè)上采用廉價(jià)機(jī)床和生產(chǎn)線。在過(guò)去通常沒(méi)有考慮到消費(fèi)，維修和保養(yǎng)費(fèi)用。對(duì)投資者來(lái)說(shuō)，機(jī)床最低購(gòu)買價(jià)格是至關(guān)重要的。在不久的將來(lái)，突出的總生命周期成本和高品質(zhì)的機(jī)械裝備將被從一個(gè)不同的角度得到重視。一些項(xiàng)目研究的惟一辦 法是調(diào)查，以最大限度地減少生命周期成本即完全放棄液壓元件。此外部件監(jiān)測(cè)是一個(gè)很好的方法來(lái)估量一個(gè)國(guó)家的機(jī)床技術(shù)，也是一個(gè)組合機(jī)床必不可少的設(shè)備，以適應(yīng)不斷變化的生產(chǎn)要求。 參考文獻(xiàn)： [1] D.: in 09/2004, 1. 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