鑄件清理打磨全序列產(chǎn)品應(yīng)用方案

天津中屹銘科技有限公司

眾所周知，中國是個鑄造業(yè)大國，其中鑄件的清理是鑄造生產(chǎn)中不可缺少的一道關(guān)鍵工序，但在生產(chǎn)過程中由于機械化和自動化的程度低，嚴重制約著中國的制造業(yè)發(fā)展，也是中國只能稱為鑄造業(yè)大國而非“鑄造業(yè)強國”的關(guān)鍵原因之一。

國外基于勞動力的缺乏和工業(yè)化的發(fā)達，借鑒機械加工設(shè)備的經(jīng)驗開發(fā)出了一些鑄件清理設(shè)備，投入使用后取得了很好的效果，既提高了生產(chǎn)效率（基本上與快速的造型效率相匹配），又減輕了作業(yè)者的勞動強度，改善了作業(yè)環(huán)境，但設(shè)備價格十分昂貴，難以普及并廣泛應(yīng)用。

基于這樣一個應(yīng)用背景，我們在吸收國外先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，不斷從底層開發(fā)，推出了鑄件清理打磨全序列設(shè)備的解決方案，并在國內(nèi)得到了有效推廣。包括數(shù)控磨削機床、機器人打磨設(shè)備、非標(biāo)類設(shè)備、沖壓設(shè)備等，填補了行業(yè)空白，解決了鑄件打磨所產(chǎn)生的粉塵污染，使產(chǎn)品廢品率基本為零，鐵屑回收率近100%。完全達到了車間無污染、無工傷、無不良品的目的，在節(jié)能減排的大前提下，完全順應(yīng)了我國現(xiàn)階段的發(fā)展需求。

原始處理方法及危害

鑄件后處理、清理工序，大多數(shù)企業(yè)還是以傳統(tǒng)的錘擊和普通砂輪機研磨方式為主。這種方式存在著工作效率低下，勞動強度大，作業(yè)環(huán)境惡劣，安全隱患嚴重，成品質(zhì)量殘次不齊，以及由此帶來的人力資源緊張等諸多問題，難與造型及澆注的高效率相適應(yīng)，嚴重影響了造型線的效率發(fā)揮。因此，如何提高鑄件清理工作效率，尤其是去除鑄件的澆冒口和飛邊毛刺工作的效率，是鑄造工作者一直在探索并迫在眉睫需要解決的問題。

自動化進程的瓶頸與解決方法

經(jīng)過我們幾年來的調(diào)查研究，國內(nèi)后處理打磨領(lǐng)域自動化進程推進的十分緩慢，總結(jié)下來有以下幾點原因：

（1）設(shè)備昂貴，運營費用高 問題的關(guān)鍵在于核心技術(shù)掌握在國外設(shè)備商手中，因此對國內(nèi)用戶銷售時，會提高價格，有一種壟斷的態(tài)勢。

針對這一問題，我們的應(yīng)對策略是必須從設(shè)備的基礎(chǔ)技術(shù)開發(fā)，尤其是耗材（金剛石砂輪）的開發(fā)。耗材是荒漠領(lǐng)域的靈魂，之前國外技術(shù)一直對國內(nèi)保密，因此我們的技術(shù)路線初期規(guī)劃就是從耗材開始突破，同步進行設(shè)備的技術(shù)攻克。經(jīng)過幾年的不懈努力，我們已經(jīng)掌握了設(shè)備及耗材的核心技術(shù)，將設(shè)備逐步國產(chǎn)化，節(jié)約制造成本，提高設(shè)備性價比，有助于推進后處理打磨領(lǐng)域的自動化進程。

（2）單機設(shè)備主導(dǎo)市場，不能系統(tǒng)解決問題 目前市場多以進口單機設(shè)備為主，局限性大，需要客戶自助選擇，要用工件去適應(yīng)設(shè)備，我們認為這是不合理的。

解決這一問題，我們的理念是：必須為用戶拿出全序列系統(tǒng)的解決方案。針對用戶的廠區(qū)、產(chǎn)品等特點，給出專業(yè)化的整體規(guī)劃，包括設(shè)備的選型、物流的構(gòu)建、工序的銜接等，將資源合理利用，節(jié)省用戶選型、分析、規(guī)劃等的運行成本。

（3）生產(chǎn)應(yīng)用 生產(chǎn)實際應(yīng)用現(xiàn)狀是制約國內(nèi)產(chǎn)品發(fā)展的最大障礙，很多制造商設(shè)備沒有經(jīng)過用戶的實際生產(chǎn)，沒有現(xiàn)場使用，就沒有說服力。這些也是在我們技術(shù)開發(fā)初期就考慮到的，良好的用戶使用感受，是企業(yè)生存與發(fā)展的根基。

全序列產(chǎn)品解決方案

根據(jù)目前國內(nèi)鑄造業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合我們自身的技術(shù)實力，提出一種全新的全序列產(chǎn)品解決方案。國外產(chǎn)品多為單機模式，需要廠家去適應(yīng)設(shè)備，而且對產(chǎn)品的局限性很大。我們的全序列理念，就是要根據(jù)鑄造企業(yè)的特性，為其量身定做、組合搭配，達到最佳的生產(chǎn)效率、最少的人力參與、最小的資金投入，以及最大的產(chǎn)品兼容能力。

（1）多軸向數(shù)控磨削機床 如圖1所示，設(shè)備采用機床加工形式，穩(wěn)定可靠、剛度好。設(shè)備各軸向運動采用數(shù)控伺服系統(tǒng)控制，位置運動及加工精度高。主軸砂輪由具有自主產(chǎn)權(quán)的工藝制成，加工安全性能大大提高。數(shù)控多軸向磨削機床屬于通用設(shè)備，根據(jù)不同的鑄件品種通過更換工裝夾具達到互換性。設(shè)備配備除塵裝置可以很好地改善生產(chǎn)加工環(huán)境。先進的磨削加工形式，避免了對工件的損害，免除了后加工的無損檢測環(huán)節(jié)。

（2）機器人打磨單元 如圖2所示，針對較為復(fù)雜孔、洞類工件或是較為大型的工件的打磨，推薦使用機器人打磨單元。機器人打磨單元主要由多關(guān)機機械臂配合高轉(zhuǎn)速主軸組成，機械臂以4～6關(guān)節(jié)為主，高速主軸配以金剛石砂輪片打磨，達到了最佳的靈活性。

此外，我們嘗試過采用機器人抓取鑄件的磨削方式，但這種工作方式局限性較大。考慮到機械臂的剛度，大工件不適宜采用機械臂抓取；小工件可以適用，但其效率遠沒有數(shù)控磨削機床高，且造價較高。因此只有在特定應(yīng)用、特殊情況下，才會推薦使用機器人抓取工件打磨的方式，如圖3所示。

圖1 數(shù)控機床軸向示意

圖2 機器人打磨示意

圖3 機器人抓取工件磨削示意

（3）非標(biāo)打磨設(shè)備 在使用設(shè)備解決了勞動強度大、作業(yè)環(huán)境惡劣、安全隱患嚴重、成品質(zhì)量殘次不齊等問題后，設(shè)備產(chǎn)能及加工效率又成了用戶所關(guān)心的重點。作為通用性較強多軸向數(shù)控設(shè)備、機器人設(shè)備，不可能做到對任何鑄件都具備較高的清理效率，因此非標(biāo)打磨設(shè)備便在這樣的前提下開發(fā)成功，我們根據(jù)用戶的特點，量身定制適合其產(chǎn)品線的設(shè)備，在針對某一領(lǐng)域內(nèi)（如汽車制動領(lǐng)域），達到最大的兼容性。如針對特定材質(zhì)和結(jié)構(gòu)鑄件外緣澆冒口、毛刺、毛邊去除研發(fā)的沖壓剪緣機床（見圖4），針對汽車缸體、缸蓋等鑄件的規(guī)則平面清理，多在第一序采用四面磨削設(shè)備（見圖5），針對圓盤類鑄件規(guī)格多樣、批量大等特點，我們也拿出了具有針對性的解決方案（見圖6），以及對一些批量較大、曲線較復(fù)雜的鑄件，快速成形設(shè)備（見圖7）則是最佳選擇。

（4）常規(guī)打磨設(shè)備及耗材 常規(guī)砂輪機及砂輪片是鑄造廠后處理車間不可缺少的設(shè)備之一，其靈活性是任何設(shè)備無法比擬的，同時其弊端也很多：噪聲、粉塵、危險性強等，因此在使用常規(guī)打磨設(shè)備打磨鑄件時，我們建議使用金剛石砂輪片（見圖8）。

（5）自動化物流生產(chǎn)線及輔助設(shè)備 在全序列解決理念下，自動化物流生產(chǎn)線不可或缺。根據(jù)用戶的廠區(qū)狀況，結(jié)合產(chǎn)品的特點，利用有效的物流生產(chǎn)線（見圖9）將不同的設(shè)備排列組合，達到最佳生產(chǎn)狀況，達成節(jié)拍的同時節(jié)省人力。

結(jié)語

在將我國建設(shè)成為鑄造業(yè)強國的道路上，現(xiàn)代化生產(chǎn)手段及科技力量至關(guān)重要。清理打磨技術(shù)在與生產(chǎn)應(yīng)用對接的過程中，應(yīng)更多地針對行業(yè)現(xiàn)狀，從實用的角度出發(fā)，切實改善生產(chǎn)一線的作業(yè)環(huán)境，提高生產(chǎn)效率，以最小的資金投入為鑄造企業(yè)實現(xiàn)最大的產(chǎn)品工作效能，“全序列產(chǎn)品解決方案”理念也將得到最大化的體現(xiàn)。

圖4 沖壓剪緣設(shè)備

圖6 單機圓盤設(shè)備結(jié)構(gòu)

圖5 四面磨削設(shè)備

圖7 凸輪軸磨削設(shè)備

圖9 自動化物流傳輸線

圖8 金剛石砂輪片