National Transport Library Research Database

FFI Robust maskinbearbetning (FFI robust machining)

  • Lundholm, Thomas
  • Kungliga tekniska högskolan, Universitet eller högskola, 202100-3054
Sponsors, duration, budget: Vinnova ; 2009-10-01 -- 2012-09-30 ; 10087500 kronorRegistration number:
  • Vinnova 200902842
Subject(s): Abstract: Syfte och mål: Nya miljövänliga och säkra fordon kräver lätta och starkare material, som i sin tur innebär hårdare bearbetningsbetingelser och krav på robustare tillverkningssystem. Det mycket komplexa systemet av verktygsmaskin, fixtur, skärverktyg och den bearbetade detaljen är nästan omöjligt att modellera utan kompletterande mätningar av det verkliga systemet. Nya idéer och teknologier för att den förbättra statiska och dynamiska förmågan för maskinsystem baseras på modellidentifiering, Poincaré-diagram, DBB med integrerad belastning och laserinterferometri samt ett innovativt dämpningsgränssnitt. Nya idéer för kunskapsåteranvändning möjliggör bättre användning av insamlade data under en maskins livscykel. De nya koncepten och teknologierna ska vidareutvecklas och testas i industriella fallstudier. Förslag på industriella tester och analysprocedurer och åtgärder för att öka styvhet och robusthet i maskinsystem ska tas fram. Resultat och förväntade effekter: Produktivitet: Tack vare adderad dämpning i gränsytor, blir dämpningen i maskinsystem betydligt högre än i de konventionella systemen och därmed kan tuffare skärdata användas för att producera kvalitetsprodukter mycket snabbare och med minimala skador på skärverktyg - billigare produktion med kortare ledtider. Tillförlitlighet: På grund av mer stabilt drift tillstånd kan upp till 100% förbättring vad gäller kassationer och 75-90% minskning av tid för maskinhaverier och verktygsbrott uppnås. Ledtiden för konstruktion och användning: Upp till 50-75% minskning av verktygsmaskiner ledtid pga samtidig konstruktion och utveckling, 25% minskning i tillverkningsledtid genom stabil drift och strategier för övervakning. Energi: Genom kontrollerat och stabilt drifttillstånd för högprecisionsbearbetning, kan erfordelig kvalitet uppnås i ett enda moment där omarbetningar kommer att minimeras och minskning av processteg såsom mellanliggande processer för att förbättra ytbehandlingar, som för grovbearbetning, slipoperationer, inspektioner, etc blir onödiga. Detta kan resultera i en energibesparing på 30-60%. Förbättrad arbetsmiljö: Upp till 90% minskning av processbuller och därmed kommer verkstäder att vara både miljö- och arbetstagarvänliga. Uppläggning och genomförande: Till att börja med kommer följande industriella fall skall studeras i projektet: 1) Kuggbearbetningsmaskin hos Scania i Södertälje 2) 5-axlig fleroperationsmaskin hos Saab i Linköping 3) Fleroperationsmaskin hos PTC i Trollhättan 4) Svarv hos LEAX Falun i Falun Beroende på resultatet kommer ytterligare fallstudier beslutas senare av projektets styrgrupp. Projektet är uppdelat i fyra arbetspaket: WP1 Projektsamordning och spridning av resultaten WP2 Test och övervakning av maskinsystems tillstånd WP3 Modellering av maskinsystem och återanvändning erfarenheter från tillverkning WP4 Konstruktion av maskinsystem gränsskikt för hög dämpning (HDI)Abstract: Goals/targets New environmentally friendly and safe vehicles require light weight materials with higher strength and, as a consequence, tougher machining conditions and increased machining robustness. The very complex system of machine tool, fixture, cutting tools and the machined part is almost impossible to model without complementary measurements of the real system. New ideas and technologies to improve the dynamic and static capability of machining systems are based on model identification, Poincaré map techniques, double ball bar with integrated load capability and tracking laser interferometry and an innovative high damping interface. New ideas for knowledge reuse will enable better utilization of collected data during the lifecycle of the machine. The new concepts and technologies should be further developed and tested in industrial cases. Proposals for industrial tests and analyze procedures, actions and measures to increase the stiffness and robustness of the system will be developed. Result and effects Productivity: Due to added damping at the joint interfaces, machining system damping will be considerably higher than the conventional systems and thereby more aggressive machining parameters can be used to produce quality products at a much faster rate and with minimal damage to cutting tools cheaper production with shorter lead times. Reliability: Due to a more stable operation condition, up to 100% improvement in product non-conformance rejection and 7590 % reduction in machine tool breakdowns and tool breakage can be achieved. Lead time for design and use: Up to 5075% reduction in machine tool lead time due to concurrent design and development rocess, 25% reducing in manufacturing lead time trough stable operation and monitoring strategies. Energy: Attributed to the controlled and stable operation condition for high precision machining, the required quality of the operation can be achieved in a single operation in which rework rates will be minimized and reduction of process steps such as intermediate processes to improve surface finishes like that of rough machining, grinding operations, inspections, etc become unnecessary. This can result in an energy saving by 3060%. Improvement of work environment: Up to 90% reduction in process noise and hence workshops will be both environment and worker friendly. Planning and implementing To start with, the following industrial cases will be studied in the project: 1) Gear cutting machine at Scania in Södertälje 2) 5-axis machining center at Saab in Linköping 3) Machining center at PTC in Trollhättan 4) Turning center at Leax Falun in Falun Depending on the results, additional case studies will be decided later on by the project steering committee. The project is divided into four work packages: WP1 Project coordination and result dissemination WP2 Machining system condition testing and monitoring WP3 Machining system modeling and reuse of manufacturing experience WP4 Machining system design high damping interface (HDI) system.
Item type: