對金屬切削加工自動線的認(rèn)識與思考

金屬切削加工自動化是機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)自動化的一個主要內(nèi)容。它是利用某種機(jī)構(gòu)及相應(yīng)控制系統(tǒng)來控制刀具與工件的相對位置、運(yùn)動速度、運(yùn)動軌跡及運(yùn)動循環(huán)，使切削加工能按規(guī)定的程序自動地進(jìn)行，并完成一定的加工任務(wù)。實(shí)現(xiàn)切削加工全自動化或半自動化，不僅可以減輕工人的勞動強(qiáng)度、節(jié)約勞動力，并且可以提高產(chǎn)品價格精度、提高勞動生產(chǎn)效率、減少在制品數(shù)量、提高生產(chǎn)的綜合技術(shù)效果。金屬切削加工自動線是用工件自動傳送系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)，把加工工序合理排列的若干臺金屬切削機(jī)床和其它輔助設(shè)備聯(lián)系起來的自動生產(chǎn)線。在金屬切削加工自動線上，工件以移動的生產(chǎn)節(jié)拍，按工序自動地通過各種位置，完成預(yù)定的工藝過程。

一、自動線的類型和特點(diǎn)

自動線有許多不同的類型，從研究自動線的加工對象和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，一般可分為以下幾種：

1. 按工件外形和切削加工過程中工件運(yùn)動狀態(tài)來分類

（1）旋轉(zhuǎn)體工件加工自動線是自動化通用機(jī)床、自動化改裝的通用機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床組成的自動線。用來加工軸、盤及環(huán)類工件，在切削加工過程中工件旋轉(zhuǎn)。完成的典型工藝是車外圓、車內(nèi)孔、車槽、車螺紋、磨外圓、磨內(nèi)孔、磨端面和磨槽等。

（2）箱體、雜類工件加工自動線是由組合機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床組成的自動線。在切削加工過程中工件固定，可以對工件進(jìn)行多刀、多軸、多面加工。完成的典型工藝鉆孔、擴(kuò)孔，鉸控、鏜孔、銑槽、車端面、套車短外圓、加工螺紋及切徑向槽等。隨著技術(shù)的發(fā)展，車削、磨削、拉削、仿形加工、研磨以及清洗、檢測、分類和打印等工序也納入了組合機(jī)床自動線。

2. 按工藝設(shè)備類型分類

（1）通用機(jī)床自動線利用改裝的半自動通用機(jī)床或自動化通用機(jī)床聯(lián)機(jī)聯(lián)成的自動線。這類自動線建線周期短、制造成本低、收效快。一般適用于價格較簡單的工件。

（2）組合機(jī)床自動線(由組合機(jī)床聯(lián)成的自動線)這類自動線建線周期短、制造成本低、能得到較好的使用與經(jīng)濟(jì)效果。主要適用于加工箱體、雜類工件。

（3）專用機(jī)床自動線在缺少通用部件的條件下，主要采用專用部件設(shè)計制造的機(jī)床聯(lián)成的自動線。這類自動線成本高，但生產(chǎn)效率也高。適用于價格結(jié)構(gòu)特殊、復(fù)雜的工件。

二、建立自動線對工藝的要求

工藝方案是建立自動線的基礎(chǔ)，并由它確定自動線的工藝內(nèi)容、加工方法和加工順序等。因此，建立自動線對工藝提出下面一系列要求：

1. 對工件毛坯的要求

旋轉(zhuǎn)體工件毛坯，多為棒料、鍛件和鑄件。箱體、雜類工件毛坯多為鑄件和鍛件。

供自動線加工的工件毛坯，應(yīng)采用較先進(jìn)的制造工藝，如金屬模型、精密鑄造和精密鍛造等，以提高工件毛坯的精度。

工件毛坯尺寸和表面形狀公差要小，以保證毛坯余量均勻；工件硬度變化范圍也要小。因?yàn)檫@些都影響工件的加工工序和輸送方式。毛坯余量過大和硬度不均，會導(dǎo)致刀具損壞；硬度的變化范圍過大，還會影響毛坯質(zhì)量（尺寸精度、表面粗糙度）的穩(wěn)定。

2. 對工件定位基準(zhǔn)的要求

工件定位基準(zhǔn)應(yīng)遵循一般的工藝原則。旋轉(zhuǎn)體工件通常以中心孔、內(nèi)孔或外圓以及端面或臺肩面定位；直接輸送的箱體工件一般以“一面兩銷”作為定位基準(zhǔn)。此外，尚需注意以下幾個原則：

（1）應(yīng)當(dāng)選用精湛的基準(zhǔn)定位，以減少在工位上的定位誤差。

（2）盡量選用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位面，以減少因更換基準(zhǔn)所帶來的加工誤差。

（3）所選的定位基準(zhǔn)，應(yīng)使工件在自動線上輸送時轉(zhuǎn)位次數(shù)最少。

（4）為能統(tǒng)一全線的夾具結(jié)構(gòu)，全線應(yīng)盡量選擇統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。

（5）所選的定位基準(zhǔn)，應(yīng)使夾具的定位夾緊機(jī)構(gòu)簡單、可靠。

（6）對于箱體、雜類工件，所選定位基準(zhǔn)應(yīng)使工件露出盡可能多的加工面，以便在全線上實(shí)現(xiàn)多面加工。

3. 對工藝流程的要求

為保證工件加工精度、簡化自動線的結(jié)構(gòu)并滿足生產(chǎn)率的要求，應(yīng)認(rèn)真考慮工件結(jié)構(gòu)要素的工藝性，結(jié)合自動線金屬的特征，采用先進(jìn)工藝并按以下原則制定工藝流程。

（1）粗精分開，先粗后精。對于同一個加工表面，粗精加工工位應(yīng)拉開一段距離，以避免切削熱、振動、殘余應(yīng)力及夾緊應(yīng)力對精加工的影響。

（2）適當(dāng)集中，合理分散。這是制訂工藝流程的一個重要原則。工序集中可以提高生產(chǎn)率，減少自動線的機(jī)床（工位）數(shù)量，從而減少設(shè)備投資、操作工人和占地面積。工序集中還可以將有相互位置精度要求的加工表面如階梯軸、同軸階梯孔、成一定角度或相交的孔，平行、垂直或成一定角度的平面等在同一臺機(jī)床（同一個工位）上加工出來，以保證各種金屬面的相互位置精度。

工序集中的方法一般采用成形刀具或組合刀具，多軸、多面、多位或多工件同時加工。當(dāng)然，工序集中應(yīng)以能保證工件的加工精度，加工時不超出機(jī)床性能（剛性、功率）的允許范圍為前提。集中的程度應(yīng)以不使機(jī)床的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)過于復(fù)雜，不使刀具的更換和調(diào)整過于困難而造成自動線的故障增多、維修困難、停車時間增加，從而使自動線的利用率降低為限。

合理的工序分散不僅可簡化機(jī)床和刀具的結(jié)構(gòu)，使自動線便于調(diào)整、維修和操作，有時也便于平衡限制工序（即工作循環(huán)時間大于自動線的生產(chǎn)節(jié)拍，限制了自動線生產(chǎn)率的工序）加工的節(jié)拍時間，從而提高提高自動線的生產(chǎn)率。

（3）納入旋轉(zhuǎn)體工件加工自動線的機(jī)床多為自動化通用機(jī)床或經(jīng)局部改裝的通用機(jī)床，由于受原機(jī)床的結(jié)構(gòu)限制，其加工工序基本上是單一化的。箱體、雜類工件在一個加工面上經(jīng)常出現(xiàn)的有鉆孔、擴(kuò)孔、鉸控、鏜孔、攻螺紋等不同加工內(nèi)容，就不宜都集中在一個主軸箱上完成，應(yīng)予以適當(dāng)分散，使工序單一化，以表面主軸箱傳動系統(tǒng)過于復(fù)雜和調(diào)整、更換刀具困難。

（4）力求減少工件的轉(zhuǎn)動次數(shù)，應(yīng)盡量使工件處在一種狀態(tài)中完成其全部工序，因?yàn)楣ぜD(zhuǎn)動次數(shù)多會導(dǎo)致自動線結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)復(fù)雜。

（5）盡量保證工件的位置精度對相互間有嚴(yán)格位置精度要求的工件加大表面，應(yīng)盡量將這些表面安排在一臺機(jī)床或一個工位上進(jìn)行加工，以保證工件的質(zhì)量。

（6）合理安排輔助性工序是指合理安排檢測、清洗、分類、打印等輔助性工序在工藝流程中的位置，以防止出現(xiàn)成批廢品。