談鑄鋼件清理打磨自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

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摘要：在鑄造工藝中，對(duì)鑄件清理的過(guò)程中，需要將鑄件飛邊毛刺等去除，這也是鑄造生產(chǎn)過(guò)程中，不可或缺的一道工序。但是由于打磨工序人力資源投入大，存在著機(jī)械化與自動(dòng)化程度不高的現(xiàn)象。這就導(dǎo)致實(shí)際工作中存在著效率低下的現(xiàn)象，甚至造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。為了更好的解決鑄造存在的問(wèn)題，本文基于自動(dòng)打磨自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行研究，針對(duì)現(xiàn)有的鑄造技術(shù)加以優(yōu)化，提升鑄鋼件的清理技術(shù)，通過(guò)采用設(shè)備改善作業(yè)情況，提升企業(yè)的生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：鑄鋼件；清理打磨；自動(dòng)化技術(shù)；應(yīng)用手段

引言

我國(guó)作為鑄造大國(guó)，鑄造業(yè)發(fā)展水平不斷提升。但是對(duì)于鑄件清理問(wèn)題，一直是影響鑄造業(yè)發(fā)展的一大難題。清理過(guò)程由于自動(dòng)化程度較低，難以實(shí)現(xiàn)極高的工作效率，造成人工強(qiáng)度過(guò)大。借鑒國(guó)外加工經(jīng)驗(yàn)研發(fā)清理設(shè)備，在不斷研發(fā)的基礎(chǔ)上獲得較好的生產(chǎn)效果。減輕勞動(dòng)者的作業(yè)強(qiáng)度，同時(shí)改善作業(yè)環(huán)境。但是由于設(shè)備價(jià)格昂貴，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模投入。基于此，針對(duì)鑄件清理問(wèn)題研制有效的解決方案，研究自動(dòng)化清理打磨技術(shù)，保障無(wú)污染的同時(shí)，填補(bǔ)行業(yè)空白。

1原始處理方法及危害

鑄造業(yè)在對(duì)鑄件進(jìn)行處理的時(shí)候，大多數(shù)還是采用傳統(tǒng)的方式為主。傳統(tǒng)方式下的錘擊與研磨，存在效率較差現(xiàn)象，成品質(zhì)量難以保障，人力強(qiáng)度大等多種問(wèn)題。對(duì)生產(chǎn)線發(fā)揮也造成影響，如何提升清理效率，成為鑄造領(lǐng)域炙手可熱的話題。

2鑄件清理自動(dòng)化進(jìn)程難題與解決措施

2.1設(shè)備昂貴成本過(guò)高

經(jīng)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)打磨領(lǐng)域始終難以發(fā)展的原因在于，核心技術(shù)多掌握在國(guó)外設(shè)備商的手中，對(duì)國(guó)內(nèi)銷售，外國(guó)銷售商始終抱有壟斷的意愿，使得國(guó)內(nèi)需要花費(fèi)大量的成本購(gòu)買設(shè)備，造成成本過(guò)高的現(xiàn)象。針對(duì)此現(xiàn)象，國(guó)內(nèi)需要針對(duì)基礎(chǔ)問(wèn)題開始研發(fā)設(shè)備。在不斷研發(fā)中，現(xiàn)階段，已經(jīng)掌握的技術(shù)，在生產(chǎn)中顯著提升了制造成本，有助于后期鑄件清理自動(dòng)化進(jìn)程發(fā)展。

2.2單機(jī)設(shè)備難以系統(tǒng)解決問(wèn)題

對(duì)于當(dāng)前市場(chǎng)來(lái)看，進(jìn)口的設(shè)備在功能上都是單機(jī)設(shè)備，難以充分發(fā)揮能力，具有一定局限性。針對(duì)該問(wèn)題，需要廠家針對(duì)產(chǎn)品的實(shí)際情況，對(duì)設(shè)備進(jìn)行完善的規(guī)劃，確定好設(shè)備構(gòu)建等，合理利用資源，保障設(shè)備的有效運(yùn)行。

2.3市場(chǎng)應(yīng)用的考察

市場(chǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀對(duì)國(guó)內(nèi)發(fā)展帶來(lái)的制約，導(dǎo)致生產(chǎn)商生產(chǎn)理念與實(shí)際脫節(jié)，難以為鑄造行業(yè)提供有效的生產(chǎn)設(shè)備，即便生產(chǎn)出來(lái)設(shè)備，也難以發(fā)揮作用，對(duì)生產(chǎn)造成影響。

3關(guān)于設(shè)備的解決理念

根據(jù)當(dāng)前國(guó)內(nèi)鑄造業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，結(jié)合生產(chǎn)技術(shù)提出有效的設(shè)備方案。國(guó)外采用的產(chǎn)品功能單一，為單機(jī)模式。需要廠家適應(yīng)的同時(shí)，還要承受設(shè)備帶來(lái)的生產(chǎn)局限性。對(duì)此采用全序列理念，根據(jù)鑄造廠的生產(chǎn)情況，為其量身定做最佳的搭配，保障采用最小的投資，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品兼容。

3.1多軸向數(shù)控磨削機(jī)床

設(shè)備采用機(jī)床的形式進(jìn)行加工，具有穩(wěn)定性。同時(shí)，為各軸向設(shè)置數(shù)控系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的控制力度，實(shí)現(xiàn)高精度加工操作，安全性能較高[1]。并且數(shù)控多軸磨削機(jī)床可以作為通用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型的鑄件進(jìn)行處理，保證了設(shè)備應(yīng)用后的互換性操作。額外配置的除塵裝置避免污染，設(shè)備先進(jìn)的磨削方式，不會(huì)損害工件，保障工件的完整。

3.2機(jī)器人打磨單元

針對(duì)打磨工藝較為復(fù)雜的工件來(lái)說(shuō)，更建議采用機(jī)器人進(jìn)行打磨。機(jī)器人打磨采用機(jī)械臂與程序配合，完成高轉(zhuǎn)速操作。為了保證其運(yùn)行的靈活性，采用4-6節(jié)關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)最佳的工作狀態(tài)。另外，為了進(jìn)一步加強(qiáng)打磨技術(shù)，節(jié)約人力，還嘗試過(guò)機(jī)械臂抓取鑄件進(jìn)行磨削，但是在應(yīng)用過(guò)程中存在較大的局限性。機(jī)械臂自身有剛性難以對(duì)體積較大的工件抓取，但是可以對(duì)小工件進(jìn)行抓取，實(shí)際的工作效率并沒(méi)有數(shù)控機(jī)床的效率高，還需要耗費(fèi)較高的造價(jià)成本。除非在特殊需求下，一般不建議采用該種打磨方式。

3.3非標(biāo)打磨設(shè)備

在使用設(shè)備解決作業(yè)環(huán)境與生產(chǎn)質(zhì)量等問(wèn)題后，設(shè)備的加工效率成為眾人關(guān)心的焦點(diǎn)。作為通用性較強(qiáng)的打磨設(shè)備，難以保證對(duì)任何鑄件都保持良好的打磨效果。但是非標(biāo)打磨設(shè)備，是基于這一點(diǎn)的基礎(chǔ)下開發(fā)成功的。并且根據(jù)實(shí)際需求，量身定做適合生產(chǎn)線生產(chǎn)的設(shè)備，針對(duì)特定行業(yè)，保障設(shè)備實(shí)現(xiàn)最大兼容。

3.3.1沖壓剪緣設(shè)備沖壓剪緣設(shè)備機(jī)床，是采用液壓裝置以及打磨工具制成，利用液壓產(chǎn)生的壓力將打磨工作推動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄件的打磨操作。該設(shè)備具有較高的工作效率，并且不易污染。最大特點(diǎn)是工作強(qiáng)度低，經(jīng)其加工的產(chǎn)品具有較高的生產(chǎn)質(zhì)量。但是也存在一定的局限性，在打磨處理的過(guò)程中，難以處理灰鐵類鑄件；并且對(duì)于鑄件存在不同強(qiáng)度的薄厚特征，也不適用剪緣設(shè)備。會(huì)導(dǎo)致鑄件出現(xiàn)損傷，因此，需要為其配置專門的探傷機(jī)構(gòu)。

3.3.2四面消磨設(shè)備針對(duì)缸體等鑄件進(jìn)行規(guī)則的打磨處理，應(yīng)采用四面消磨設(shè)備對(duì)其進(jìn)行處理。利用該設(shè)備將規(guī)則平面做出有效處理，減輕后續(xù)清理的工作壓力。但是該設(shè)備存在較大的弊端，但是適用于規(guī)則鑄件與面的打磨處理工作，對(duì)于不規(guī)則的鑄件處理存在困難；并且該設(shè)備無(wú)法獨(dú)立完成鑄件所有面的打磨處理。在具體使用的過(guò)程中，需要后續(xù)配合其他設(shè)備進(jìn)行協(xié)同操作，能夠溝通完成處理工作，貫徹全序列化理念，實(shí)現(xiàn)鑄件打磨清理自動(dòng)化運(yùn)行。

3.3.3圓盤類磨削設(shè)備根據(jù)生產(chǎn)線上的實(shí)際需求，針對(duì)圓盤類鑄件類型多樣等特點(diǎn)，采取如下解決方案。①?gòu)?fù)雜圓盤磨削設(shè)備。對(duì)于該設(shè)備的設(shè)計(jì)，采用五軸雙主軸為主要設(shè)備，更加適用于圓盤類設(shè)備打磨。當(dāng)前對(duì)該設(shè)備的應(yīng)用，存在于離合器壓盤鑄造工作中，同時(shí)可以兼容其他類型的鑄件產(chǎn)品。②常規(guī)圓盤打磨生產(chǎn)線。針對(duì)常規(guī)生產(chǎn)線打磨的圓盤類鑄件，例如飛輪等鑄件產(chǎn)品，建議開啟生產(chǎn)線的模式進(jìn)行制造，可以帶來(lái)更高的性價(jià)比以及工作效率。1）銑削型生產(chǎn)線。利用數(shù)控銑削床原理，對(duì)圓盤類型的鑄件進(jìn)行邊緣打磨處理工作。磨頭的位置采用銑刀技術(shù)，對(duì)運(yùn)行軸上進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)，有助于實(shí)現(xiàn)銑刀的精準(zhǔn)定位。同時(shí)可以選配剪斷機(jī)構(gòu)，保障對(duì)鑄件處理后再行清理，提升工作效率。2）通過(guò)式圓盤磨削生產(chǎn)線。利用工作流水線，在一臺(tái)設(shè)備上完成磨削工作后。在工序間采用機(jī)械臂實(shí)行倒序操作，實(shí)現(xiàn)最佳的生產(chǎn)節(jié)拍。3）單機(jī)小功率圓盤磨削設(shè)備。利用伺服軸配合，對(duì)圓盤的外部進(jìn)行磨削。主軸則采用小功率，跟隨伺服主軸帶動(dòng)砂輪對(duì)其進(jìn)行打磨處理，這樣可以有效降低使用功率，實(shí)現(xiàn)高效率的生產(chǎn)操作[2]。

3.3.4快速成型設(shè)備對(duì)于一些數(shù)量較大、形態(tài)復(fù)雜的鑄件。采用常規(guī)的設(shè)備進(jìn)行加工，難以保證實(shí)際的生產(chǎn)效率。對(duì)此，建議采用快速成型設(shè)備。成型設(shè)備具有加工效率迅速的特點(diǎn)，存在的缺陷是延展性能略微較差，難以針對(duì)性的開展磨削工作，只能針對(duì)某特定領(lǐng)域開展操作，才能保障設(shè)備的兼容性。①凸輪軸磨削設(shè)備。針對(duì)壓縮機(jī)類的凸輪軸類型的鑄件來(lái)說(shuō)，此類鑄件特點(diǎn)就是批量大，對(duì)其處理相當(dāng)耗費(fèi)時(shí)間。凸輪軸磨削設(shè)備，采用仿形砂輪，可以同時(shí)對(duì)四組鑄件同時(shí)進(jìn)行操作，單次加工時(shí)長(zhǎng)不超出10s，結(jié)合流程架實(shí)現(xiàn)有效的連接式操作，僅需要采取2.5s節(jié)拍。②汽車剎車鉗成型設(shè)備。該設(shè)備同樣采用仿形砂輪，對(duì)鑄件的內(nèi)口位置進(jìn)行磨削，刻印保證一次成型。有效提升生產(chǎn)效率，將其與沖壓設(shè)備有機(jī)結(jié)合，可以對(duì)生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)一步優(yōu)化。

3.4常規(guī)打磨設(shè)備與耗材

常規(guī)砂輪機(jī)對(duì)于鑄造領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，是鑄造廠處理鑄件不可或缺的設(shè)備。其具有的靈活性難有設(shè)備可以比擬。但是在打磨的同時(shí)，也存在無(wú)法解決的弊端，例如噪音和污染等。因此，在使用常規(guī)打磨設(shè)備處理鑄件時(shí)，建議采用金剛石作為砂輪片，金剛石作為材料的優(yōu)勢(shì)可以減少消耗，具有無(wú)粉塵等優(yōu)勢(shì)。并且在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，其運(yùn)行成本也低于常規(guī)砂輪，更有助于生產(chǎn)。

3.5自動(dòng)化物流生產(chǎn)線與輔助設(shè)備

基于全序列解決理念下，自動(dòng)化物流生產(chǎn)線是鑄件打磨過(guò)程中必不可缺的。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)廠的需求，結(jié)合生產(chǎn)產(chǎn)品以及生產(chǎn)線等情況，利用好物流生產(chǎn)線對(duì)設(shè)備進(jìn)行有序排列組合，在保證實(shí)現(xiàn)最佳生產(chǎn)效率的同時(shí)，達(dá)到最完美的工作節(jié)拍，有效節(jié)約人力成本[3]。

4自動(dòng)化鑄件清理生產(chǎn)線的實(shí)際應(yīng)用

現(xiàn)有某鑄件廠生產(chǎn)線，擁有數(shù)控多軸磨削機(jī)床、機(jī)械臂、自動(dòng)傳送線等設(shè)備。根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備，對(duì)其生產(chǎn)線流程進(jìn)行規(guī)劃，首先將數(shù)控多軸磨削設(shè)備作為主設(shè)備，后續(xù)搭配其他設(shè)備共同作業(yè)；毛坯件由人工操作從A點(diǎn)傳輸至指定地點(diǎn)進(jìn)行處理，并將送往的毛坯件懸掛于空懸鏈上，在配置額外的操作人員負(fù)責(zé)對(duì)其進(jìn)行加工處理；加工完成的成品通過(guò)機(jī)械臂取走，傳送至傳送線；經(jīng)過(guò)最后的加工工序后，再次由機(jī)械臂將成品取走，放置于暫置臺(tái)上；作業(yè)人員將其取下放入設(shè)備加工，最后將打磨好的成品交還給機(jī)械臂傳輸回去；此時(shí)傳輸區(qū)域逐漸積累成品，等待成品積累到一定數(shù)量，發(fā)出警報(bào)提醒。采用這樣的生產(chǎn)流水線，可以保障用戶最小投入，實(shí)現(xiàn)最大化收益；同時(shí)合理對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行規(guī)劃，避免人力資源的浪費(fèi)；結(jié)合全序列生產(chǎn)理念，完美解決客戶的實(shí)際需求，具有較高的性價(jià)比，有效應(yīng)對(duì)不同的逐漸類型，提升生產(chǎn)效率。

5結(jié)論

綜上所述，針對(duì)現(xiàn)階段存在的鑄件打磨技術(shù)，以及行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。立足與實(shí)際問(wèn)題，針對(duì)性的采取有效措施，憑借數(shù)控磨削急機(jī)床、打磨設(shè)備等，將其應(yīng)用于實(shí)際鑄件清理打磨環(huán)節(jié)中，有效的改善生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，提升了工廠的生產(chǎn)效率。為行業(yè)發(fā)展積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，改善一線打磨的質(zhì)量，避免對(duì)工件做出損害，免除探傷環(huán)節(jié)。采用最佳的投資方式，為廣大鑄造企業(yè)提供良好的服務(wù)效能，推動(dòng)鑄造行業(yè)更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]高狄，王擎天，舒贊輝.發(fā)動(dòng)機(jī)缸體智能清理打磨生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].鑄造工程，2021，45（01）：26-29.

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[3]陳一鳴.鑄件清理機(jī)器人打磨軌跡規(guī)劃研究[D].吉林大學(xué)，2019.

作者：周穎 李洋 張凱 單位：山東能源重裝集團(tuán)乾泰精密機(jī)械有限公司