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外文資料名稱： of 文資料出處： F 3N 附 件： 指導教師評語： 簽名： 年 月 日 (用外文寫 ) 1 面向機床生命周期的發(fā)展 賈克布森 蘭格諾斯克 江武 譯 摘要： 對于投資決策新的生產(chǎn)設(shè)備，它變得越來越常見。在研究項目“ 資助下，德國聯(lián)邦教育與研究部盡量減少機床生命周期的開發(fā)，運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，以盡量減少機床的壽命周期費用。 關(guān)鍵詞： 生命周期；機械；監(jiān)測 1 引言 在汽車行業(yè)，可以 顯而易見機床的生命周期成本的計算的普遍傾向。機床制造商有義務在他們的產(chǎn)品使用以前界定壽命以預見和保證相應的費用。如果需要比預期有更多的服務和維修，那么機床供應商的利潤就減少了。減少機器的停機時間和較長的間隔期的服務變得更加有利可圖。因此，較高的機床質(zhì)量和更長的可預見的部件壽命變得越來越重要。所以，汽車行業(yè)的投資者們不太喜歡機床的最低投資費了。修改后的計算基數(shù)有幾個與機床的設(shè)計有關(guān)，因此可以采用更高質(zhì)量的組件。液壓供應，通常用于驅(qū)動夾緊系統(tǒng)，這導致高額的維護費用。避免這些高額費用的一種辦法是新開發(fā)的機床系列 — — 研究項目“ ，這是一個縮寫為面向生命周期的機床，不采用任何液壓元件。檢測機器部件，例如滾珠絲杠，應當允許更換機械部件。壽命周期費用是一個正在開發(fā)的項目。該軟件工具可以幫助優(yōu)化在低生命周期成本的設(shè)計階段對部件的選擇，它也可用于機床功能部件的發(fā)展，例如夾緊裝置。它實現(xiàn)了對主要成本因素（包括生命周期成本）進行明確確定的可能性。 2 顧客對制造商的要求 機床的最終用戶，不斷反應市場需求的靈活變化，以生產(chǎn)更多品種更高質(zhì)量的產(chǎn)品，但是規(guī)模縮小很多。今天的機床和生產(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)備和舊機床上進行。為了克服這些局限性，公司要投資柔性和重構(gòu)機床，為各種各樣的加工工序提供最低設(shè)置時間。這種多功能和柔性機床的運用可能是低效的，因為許多中小型機床運營公司無法明確預測自己未來的制造流程。因此，客觀上，他們不知道是否會需要高質(zhì)量的機床。因此，投資規(guī)劃的目的應是考慮它們的能力和它們的成本效益。越來越多的公司也考慮到全壽命周期費用的顯著性差異，即關(guān)于投資成本，維修成本，能源成本和生產(chǎn)力。這導致每臺機床的費用產(chǎn)生差異 。 2 機床制造商希望在提供了一個高度多樣性的機床類型的同時，又可用低生產(chǎn)成本生產(chǎn)機床。此外他們還希望能更有效地設(shè)計和生產(chǎn)，并降低服務成本和工作保修期。 隨著越來越多的公司傾向于只購買保證生命周期成本的機器，機床制造商必須提供適當?shù)膬?yōu)惠。技術(shù)設(shè)備的生命周期成本的普遍困難是進行技術(shù)改造并轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟價值。 戶調(diào)查的結(jié)果 為了評估機床用戶的需要，一份包括不同規(guī)模的公司和分支機構(gòu)的客戶調(diào)查報告已經(jīng)完成。用于金屬切削的機床的數(shù)量從 5 到 1500 不等。兩個有關(guān)投資決定和生產(chǎn)力調(diào)查的結(jié)果也出來了。對于所有用戶，技術(shù)和質(zhì) 量要求是決定投資時優(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按照保證其生命周期費用來決定其投資。例如， 準的提出者，戴姆勒克萊斯勒認為，只有根據(jù)合同的 壽命周期費用購買機床和生產(chǎn)線，才能保證壽命為 10 年 [1]。其他公司將會照著做。對于機床用戶，首先考慮的是生產(chǎn)率，可用性和機床進程安全性，速度和加速度是次要的。 命周期成本的透明度 今天，“設(shè)計費用”是先進機床發(fā)展的主題。這種發(fā)展進程的結(jié)果是可以購買到性價比最優(yōu)的機床。但是，這是對于機床生命周期成本和 用戶最佳的結(jié)果嗎？如果在今天能夠完成任何機床壽命周期費用的計算，他們將意識到機器的發(fā)展進程。如果最低生命周期成本設(shè)計為基準設(shè)計，那么該如何對機床設(shè)計進行修改？ 采用生命周期成本的機床，包括制造費用和售后服務費用，將被分配到整個發(fā)展進程中。在最早的設(shè)計階段，關(guān)于每一個組成部件的應用或設(shè)計的決定將作為考慮壽命周期費用的因素。機床壽命周期費用將應用在設(shè)計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。從壽命周期費用的角度考慮夾緊功能，一個完整的新的工件夾緊的解決方案得以在該項目中實現(xiàn)。 在 10 年內(nèi)，液壓夾緊裝置的主要費用是維修費用，尤其是對液壓供應系統(tǒng)的維修。在 10 年的使用中，這筆維修費用甚至超過購買整個夾緊設(shè)備的費用。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，因此在使用過程中不會產(chǎn)生任何費用。相比較而言，傳統(tǒng)的夾緊裝置唯一的優(yōu)勢在于較低的設(shè)備購置費用。在整個壽命周期內(nèi)傳統(tǒng)機床并不占優(yōu)勢。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，都是在壽命周期費用的基礎(chǔ)上進行計算的。總之，采用壽命周期費用 3 最優(yōu)化的機床設(shè)計（設(shè)計壽命周期費用）與只考慮購買費用的機 床設(shè)計相比，有著顯著性差異。 3 組合機床 機床制造商吉特邁認為模塊化概念機床系列的重點是盡可能使用較多的標準部件。所有類型的機床系列在基本保持不變的情況下將延長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。盡管機床樣機的開發(fā)采用了模塊化設(shè)計，也很難保證機床重構(gòu)的廣泛性。它必須由機床制造商和機床操作員進行分類以實現(xiàn)重構(gòu)。 床制造商實現(xiàn)的重構(gòu) 該立式車床可在幾個部位進行擴展。基本版配有標準主軸而沒有 B 軸，給這臺機床重新配置一個 B 軸，大量的改變是必要的，通常也只有機床制造商能夠?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床的內(nèi)部構(gòu)造。所有類型的機床保持不變的組件主要有床身，床頭，機床外殼，電機控制單元，冷卻裝置和操作面板。 床操作員實現(xiàn)的重構(gòu) 該機床采用了模塊化設(shè)計，以使機床用戶在機床上可以使用專門的模塊。該模塊化設(shè)計采用了標準的對接系統(tǒng)，可以參照進行準確的定位和夾緊。這樣機床操作員可以用簡單的機床制造工藝來實現(xiàn)本來是不可能的標準機床配置。機床操作員利用一個在機床內(nèi)部配備托盤系統(tǒng)的模塊， 很容易地實現(xiàn)各種額外的制造流程。 通過以托盤為基礎(chǔ)的技術(shù)模塊可以實現(xiàn)大直徑鉆孔，磨削等，例如磨削紗錠，必須配備的能源供應和壓縮空氣以及適當?shù)碾娺B接監(jiān)測傳感器信號。整合這些連接到機械界面的解決方案目前正在驗證中。 4 結(jié)合信息和組件 該機床原型機將配備數(shù)據(jù)存儲設(shè)備以便可以存儲具體組成部件的數(shù)據(jù)以達到對信息進行鑒定的目的，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。 四個特定的組件，如滾珠絲杠驅(qū)動裝置，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)以為自動化配置機床控制系統(tǒng)儲存所有有關(guān)資料。此外，集成 片還將被用于存儲與生命周期有關(guān)的數(shù)據(jù)。這使得即使脫離了機床也可以確定元件的實際狀況。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可接受的傳輸距離，以達到 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)常交換的機床部件，例如基于夾緊系統(tǒng)的調(diào)配板配有一個硬連線天線融入固定部分 以及一個 片集成可交換部分。 其它的配備 片的機床功能部件，例如在機床生命周期中只能安裝一次、兩次的滾珠絲杠驅(qū)動器，必須安裝或確定一個手持式天線連接到機床控制器中，以達到安裝和維護的目的。 5 元器件監(jiān)測 通常，機床使用的時間超過了球螺桿的壽命。如果沒有過高的故障率，在經(jīng)過一定的磨損后，他們將發(fā)生改變。這是最好的效果，以盡量減少無計劃失敗的風險。當球螺桿因為磨損而失效后，主軸變得不準確；特別是誤差變得更高。因此，選擇長期穩(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致故障或在達到正常壽 命前擴大球螺桿的磨損。由于超過工件公差，這也要求不定期的進行更改。特別是在自動生產(chǎn)線上，停機數(shù)小時甚至數(shù)天將帶來重大損失。因此，一個可靠的對滾珠絲杠進行監(jiān)測的系統(tǒng)是重要的，以避免機床用戶的這些額外費用。進行磨損檢測和剩余壽命預測以按計劃提前更換球螺桿，避免意外停機。 6 結(jié)論 目前正在重新考慮在工業(yè)上采用廉價機床和生產(chǎn)線。在過去通常沒有考慮到消費，維修和保養(yǎng)費用。對投資者來說，機床最低購買價格是至關(guān)重要的。在不久的將來，突出的總生命周期成本和高品質(zhì)的機械裝備將被從一個不同的角度得到重視。一些項目研究的惟一辦 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)測是一個很好的方法來估量一個國家的機床技術(shù)，也是一個組合機床必不可少的設(shè)備，以適應不斷變化的生產(chǎn)要求。 參考文獻： [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]