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NFX800BMPS多轴智慧弹性制造单元

多轴智慧弹性制造单元

NFX800BMPS多轴智慧弹性制造单元(多轴智慧弹性制造单元

创新技术一直是永进机械的研发布局核心,最近几年物联网与大数据等数位科技的快速崛起,工业 4.0 议题持续发酵,工具机的发展模式也从单机设备演化到智慧制造生产体系,且台湾工具机业者受到欧美日厂商积极抢单与红色供应链上下夹击,原有的中低阶的金属加工设备受到极大竞争。有鉴于此,永进机械智慧制造发展模式以智慧设备、智慧自动化、智慧生产管理三大要素来为客户创造新的价值,极力争取高阶工具机市场,并协助客户产业转型、打造智慧工厂。。

近年来永进机械配合智慧机械发展方案,参与A-I-M 航太工具机产业技术大联盟,整合工业 4.0 智慧制造、航天与工具机等产业,能强化产业价值链,发展智慧机械的能力,透过客制化生产,积极抢占 5.2 兆美元的航空市场商机,迈向国际高阶航天制造应用市场为目标。

观察航天零组件的生产特性,着重在难切切削材料,如钛合金、镍基合金等超合金素材,这些合金的切削加工需要高扭力、高刚性、低振动的加工设备,以达到较高的工件表面精度、刀具寿命与机台稼动率。质量控管,需要高稳定加工设备且需具备素材、刀具、加工参数、线上量测监控机制来确保加工的质量。生产履历追踪,相关制程 ( 人、机、料、法 ) 都需被纪录、可追踪,除可分析生产瓶颈与调节生产节拍之外,若生产质量有疑虑时,亦可快速厘清发生原因、站别并实时从生产过程中移除、改善异常的生产件。因此,永进机械以多年累积的经验,期望打造出符合客户需求的性价比最高产品,研发出此款NFX800B-MPS多轴化智慧弹性制造单元结合自制iPros MX 智慧生产作业系统、智慧自动化系统、i-Direct 智慧生产管理系统呈现软硬件虚实整合的智慧制造概念,达到高效率、高质量、高复杂加工,最终帮助客户提高生产产能、缩短开发时程,提高企业竞争力。

一、NFX800B-MPS创新性

NFX800B-MPS 追求创新的理念其中包括:

01NFX800B-MPS智慧制造体系

目前台湾制造业正面临高龄少子化、人才外流、劳动参与率低的冲击,缺工问题日益严重,因此永进机械展现从单机演化到智慧化制造体系,诉求智动化、快速上手、一次就作对,透过物联网的技术,建立各式软硬件的网络通讯,达成彼此信息的共享,并将信息连结到后端中控中心作分析、管理、控制,进而随时掌握人、机、料、法、环的状况,确保不论在生产前、中、后都可提升操作的便利性、生产效率及良率。

02NFX800B-MPS控制系统

NFX800B-MPS建构自制高阶五轴工具机控制器平台、制程应用加值软件,突破垄断,掌握产品核心竞争力与自主性。永进机械研发之 i-Cube 资料撷取模块,收集关键信息包含振动、电流等,进行机台重要部件的监控与诊断,建立一套智能型维护系统,使设备达到零停机的可靠度。(台湾专利案号: M538858、大陆专立案号:ZL201720028176.7)。永进机械自制研发 iPros MX 智慧生产作业系统,提高工具机功能及效率,打造多功能智慧机械。其中列出创新专利申请功能包。含:具双控制系统装置之数控工具机(台湾新型专利 -M539078)、综合加工机之回转体预兆诊断方法(台湾发明专利 - I614083)、综合加工机之螺杆寿命快速检测装置 (新型专利申请中)、综合加工机之综合加工机之切削液适应性温控与质量检测装置(新型专利申请中)、综合加工机主轴系统适应性冷却装置 (台湾新型专利M541918、大陆新型专利ZL201720098724.3)、刀具刚性预测用于抑制切削颤振之装置(台湾新型专利M5425340

03NFX800B-MPS机构设计

NFX800B-MPS展现复合化概念:针对航天产业复杂及高精度工件,皆需于一次装夹完成各种加工,避免工件在重覆夹持的过程中,造成时间浪费及精度漏失,所以特别适用于多自由曲面产品及有轴向干涉情况之工件,除此之外,透过整合多个工序在最小的占地面积、最低的生产成本、最少加工时间,达到高效率加工。展现智慧自动化生产概念:以五轴台搭配机械手臂系统可进行多床台的自动更换,提高机台在自动化模块搭配、应用的灵活性。为搭配自动化生产需求, 提 出工具机之自动化顶棚机构专利申请(台湾申请案号:107213869、大陆申请案号:201821667830.X、专利申请中)

04NFX800B-MPS热对策技术

为永进机械独特之热对策技术,包含:热抑制:采用热对称结构、钣金隔热设计,确保的热源不会传导到铸件。热移除:采用主轴、轴向、机体冷却设计,快速移除热源。(台湾新型专利案号 M412019M405928M407121)。热补偿:透过控制器撷取参数作智慧判断,进行热变位误差补偿。(台湾发明专利案号 I314078

二、NFX800B-MPS智慧化与实用性

面临工业物联网、大数据等数位科技的快速兴起,工具机不只重视在机构上的设计或是单机智慧化的功能,而是需搭配整体的智慧制造生产体系来应用,包括 DMG MORIMAZAKOKUMA 等国际工具机大厂,均已投入大量人才与资源,其诉求重点就是在于智慧制造。在此方面永进机械提出了三大要素。

01NFX800B-MPS智慧设备

本次竞赛所推出的 NXF800B-MPS 搭载永进机械自制研发 iPros MX 智慧生产作业系统,提供使用者一贯流畅性的操作感受,且赋予机台具备智慧化 AI 深度学习技术,完整的涵盖整个生产过程及售后服务机制。提供多项 APP 加值软件功能,打造多功能智慧设备

NFX800B-MPS智慧预诊

NFX800BMPS大量收集机台所有运作信息包含控制器的 I/O 动作点位、参数、资料变量、异常警报与振动、电流、温度、噪音等物理讯号,进行 AI 深度学习演算方式,让机台能够学习最佳稼动率原则,并且自行判断零部件的寿命状况而采取因应的加工策略与保养维修时程。

NFX800B-MPS智慧加工

着重研发机台能针对筛选加工条件最佳化与加工过程监控分析的自主能力;客户只要输入刀具规格、加工形式与工件材质的基本信息,机台就可由前两大智慧模块的重点讯息来 AI 习自主判断找出最佳且适当的加工条件来符合客户期望的产品交期与质量。

NFX800B-MPS智慧诊断

客户只需执行诊断触发按键,即可汇整过往售服处理程序并上传到智慧云端服务平台,接着利用 AI 智慧分析得知出故障发生源与对应处理的步骤,以利设备服务同仁透过各种平台浏览设备的问题与诊断信息,迅速排除客户的问题来缩短停机时间。

NFX800B-MPS智慧能源管理

评估设备的能源使用状况,藉此可分析各生产件的能源消耗,进而达成整厂、整线的能源信息可视化与管理。

02NFX800B-MPS智慧自动化

NFX800BMPS具亲和性的中控操作平台,可与 ERP、生产排程系统连结并接受工单指令,藉此可快速的调度调整机台、机械手臂、仓储系统等生产模式,智慧自动化系统展现四大元素。

NFX800B-MPS混线生产

此系统由 NFX800B 12 储位的立体仓储 MPS 构成,搭配每一个工作台有快速定位、自动换线换模系统,生产排程下工单给自动化系统中控台并开始执行生产调度,可弹性且快速的达到插单混线,完成多工序、短交期的生产,提高生产效益。

NFX800B-MPS智慧设计

事先建置刀具条件、加工条件、公差配合、材料条件等等数据库,在接到订单时即可很迅速对应工序、加工程序、量测程序、刀具清单、刀具寿命、刀具库管理等等,因应未来大量客制的市场需求。

NFX800B-MPS素材进良品出

NFX800BMPS从生产前刀具、治具、程序的监控,生产中生产履历纪录,生产后生产件的量测、质量控管来确保相关的条件皆符合生产的需求与规范,达到素材进良品出的生产。

NFX800B-MPS生产可视化

透过 i-Direct 智慧生产管理系统与自动化中控台连结、整合,可实时远端的掌控生产的状态,质量及进度,达到高效生产、零不良品生产。

03NFX800B-MPS智慧生产管理

NXF800B-MPS 藉由永进机械自制研发 i-Direct智慧生产管理,透过物联网的技术,将整个生产流程的进度与设备、作业的状况可视化,实时的从生产前的准备、生产中监控、生产后质量管控、设备维护保养来掌握整个生产过程,并透过分析持续改善活动,迈向高效率生产,打造完整智慧制造生产体系。

NFX800B-MPS生产前准备

订单管理:具快速与 ERP 系统整合能力,实时获得生产标准的作业时间、交期、批量、优先等级及生产计划。素材管理,立体仓储配置 RFID,使生产依生产计划可自动、正确、迅速的进行,也避免了人为上错料的错误。刀具管理,透过影像辨识系统以及在线的刀具量测系统,可作刀具种类的判别,刀长、刀径的量测,刀具寿命检查,确保该生产件所使用的刀具是正确的。加工路径模拟,透过此功能可作加工干涉的检查与确认,包含工作台、素材、刀具干涉物可视化以及加工时间的预测。

NFX800B-MPS生产中监控

加工历程纪录,透过永进机械产学研发之 i-Cube 资料撷取模组,并自制研发 iPros MX 智慧生产作业系统,可于生产加工过程中纪录生产时间、操作人员,各轴向温度、负载、刀具使用的次数、时间,转速、进给、振动等关键数据,除可分析生产瓶颈与调节生产节拍之外,若生产质量有疑虑时,亦可快速厘清发生原因实时从生产过程中移除、改善异常的生产件。

NFX800B-MPS生产后质量管控

搭配在线工件量测系统,生产后既针对关键部位尺寸进行量测,确认生产的质量,良率的统计,不良品原因的分析。最终不论是生产前、中、后哪一阶段的数据资料都会上传至中控战情室,透过工厂营运信息整合,可以实时掌握生产状况,生产与管理阶层的信息共享并反映于绩效的管理,不断的改善,让实体系统 ( 生产设备 ) 与工业 4.0、物联网技术结合,以构筑信息化、整合化、客户导向的智制造生产体系,逐步的协助客户迈向智慧工厂的方向。

三、NFX800B-MPS结构、精度与质量

01NFX800B-MPS高刚性天车型结构设计作为设计基础,在主结构件上,头部采高刚性箱型结构;鞍座采倒水平及垂直双线轨 L 型挂梁设计,提供 X 轴加工稳定性;动梁依支撑重心调整滑块位置,采前 4、后 2 滑块的配置;龙柱配合 Y 轴线轨受力力流线靠近铸件内壁,并加厚内壁以增强结构刚性,降低变形量。

02NFX800B-MPS三轴采用高刚性滚柱线轨并搭配动件轻量化设计,螺杆帽座为一体式设计,提高结构整体刚性。

03NFX800B-MPS搭配内藏式主轴,为了达到最佳的铣削刚性,轴承采前四小O排列的设计,且主轴前端(鼻端)悬伸缩短。

04NFX800B-MPS全新配置高扭力、高精度五轴工作台,最大工作范围可达到 +30~-120 度,可使操作者视角达到最佳的可视范围,让五轴同动加工范围无任何的加工死角。

05、在自动化生产考量下,以五轴台搭配机械手臂系统可进行多块床台的更换,提高机台在自动化模块应用的灵活度。

06NFX800B-MPS切屑移除系统系针对铝合金、不锈钢与钛合金元件提供完整的切屑移除方案。系统上除了高压 CTS 出水系统外,还可配置复合式的铁屑输送机与副油箱冷却做双过滤的循环,来达到稳定的切削移除能力。

07、精度与标准规范:机台之几何精度检验、定位精度检验、热变形精度检验符合ISO 230检验标准。在工件精度与检测五轴机台性能主要是依据 NAS 979ISO 10791 订定之测试件规范,平均测试实绩皆优于规范,稳定性的表现是十分优异。安全规范符合 CE 安规标准。

08、永进机械独特之热对策技术,包含热抑制、热移除及热补偿,达到加工高精度需求。确保机台长时间加工精度的稳定性,针对机台有热源产生的部分进行主动式的冷却:

主轴部分:冷却油是由下而上进行循环冷却,可确实达到冷却效果。冷却的范围为主要为发热源处,如马达与轴承,其各冷却回路是相互贯通,且为能达到均匀冷却,所以将作对称式冷却回路设计。轴向部分:除了轴承座、马达座及马达端冷却,并增加螺杆中空冷却与五轴转台冷却。加工部分:确保加工时的热不会影响精度,可搭配切削液冷却。振动部分:隔绝振动源,防止振动影响加工精度。钣金部分:切屑部分也采用被动方式进行隔离,将发热的影响因子降到最低。排屑部分:切屑排出采最短路径,缩短切屑停留于机台内部的时间,减少切屑残热对机台的影响。

四、NFX800B-MPS市场性

01、航天产业的需求一直稳定成长,尤其近几年,在台湾工具机厂家的努力下,台湾制造设备与加工技术已在航太业界打开了相当的知名度。而永进机械在这一波的需求成长下,依据各航天部件需要的技术与要求,不断推层出新,提供相对应的新产品与新技术,每年由国内、外航太客户争取到的订单,约占公司营业额的 18% ~ 20%,与此同时,永进机械也积极深入客户需求,从智慧管理、智慧自动化到智慧设备等,提供全方位的整合服务。

02、永进机械再与国内、外航太客户合作下,针对加工SteelTitanium Inconel 所需求的 #50 高刚性、高扭力五轴机做全新性能的开发,同时配合近日客户对于智慧工厂的需求,提供一套与欧、日一级厂家同级产品,并透过完整营销通路,拓展至全球。

03、永进机械每年积极参与世界各地的工具机展,除了藉此了解国际市场状况,与合作伙伴共同开拓新商机外,更是不断寻找新市场伙伴,积极开拓永进机械的服务版图。

五、NFX800B-MPS经济性

01、产品主要关键组件具有高度自制率,如主轴与五轴工作台皆为均采模组共享化设计,可依产业别或客户客制化需求,以模块概念提供最适合之产品来满足各产业的需求。

02、永进机械以独有的生产体系,实施改善作业,创造适合的独有生产模式。从设计阶段到出货包装规划,有一套标准化流程,从零件标准化、模块化、组装阶段SOP制定、标准组装工时制定到目标成本 cost review,以有效管理模式,将制造成本、浪费降至最低,提升产品的信赖性及价格竞争力。

六、NFX800B-MPS审美性

01NFX800B-MPS以独特品味与美学思维,除了保留既有的铣削设计巧思,更着墨于每个加工准备细节,全力打造智慧与性能兼备之多轴化智慧弹性制造单元。

02NFX800B-MPS在外观设计上,台湾永进团队别出新裁,采用独有的机械美学设计,植入永进机械企业识别蓝、白、黄,勾勒出鲜明品牌形象。并且采用先进的粉体涂装技术,有别于一般传统烤漆,呈现精细雅致的视觉效果,衬托智慧科技及沉稳的机械性能。

03NFX800B-MPS在软件界面设计上,采用直观、简约的图形化设计,紧密的将功能、操作性能连结,强调使用者的操作体验和互动,让使用者感受宜人性的设计。台湾永进机械美学结合出色的动能魅力,体现内外兼修的品位格调,将多轴加工与自动化效能发挥地淋漓尽致,实现匠心独具的极致工艺与尖端科技的创新技术。

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