國外工業(yè)清洗機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)研究

□龐力

格勞博機(jī)床（中國）有限公司 上海分公司 上海 200125

1 工業(yè)清洗機(jī)概述

目前，在我國汽車動(dòng)力總成工廠和零部件工廠的生產(chǎn)車間內(nèi)，可以看到各類工業(yè)清洗機(jī)，包括中間清洗機(jī)和最終清洗機(jī)，以水基清洗機(jī)占大比例。中間清洗機(jī)大多數(shù)已經(jīng)由國內(nèi)制造商提供，而最終清洗機(jī)由于包含了高壓去毛刺和清潔度高標(biāo)準(zhǔn)要求，市場仍然由國外生產(chǎn)商占據(jù)，以歐、美、日生產(chǎn)商為主。

水基清洗機(jī)主要由以下四部分構(gòu)成：清洗系統(tǒng)、漂洗系統(tǒng)、高壓去毛刺系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)。國外生產(chǎn)商針對(duì)不同工業(yè)領(lǐng)域的復(fù)雜零件，量身定制不同的解決方案，其中牽涉對(duì)工裝夾具的設(shè)計(jì)、對(duì)清洗方式的選擇、對(duì)高壓去毛刺定點(diǎn)定位的設(shè)計(jì)，以及對(duì)過濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和選擇等。由此可見，生產(chǎn)工業(yè)清洗機(jī)是一種復(fù)合型機(jī)械制造。國外工業(yè)清洗機(jī)生產(chǎn)商基本以生產(chǎn)非標(biāo)設(shè)備為主，生產(chǎn)商規(guī)模雖然不大，設(shè)備年產(chǎn)量也不高，但是往往積累了大量的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，具有較為豐富的表面處理解決方案。

根據(jù)工業(yè)清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)，當(dāng)前國外主流生產(chǎn)商的產(chǎn)品有四種形式：通過式清洗機(jī)、回轉(zhuǎn)式清洗機(jī)、機(jī)器人清洗機(jī)，及計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）清洗機(jī)。這四種形式的工業(yè)清洗機(jī)各有優(yōu)勢，適用于不同的生產(chǎn)線布局、上下料方式、節(jié)拍要求。

2 國外工業(yè)清洗機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

當(dāng)前，國外工業(yè)清洗機(jī)普遍從傳統(tǒng)的可編程序控制器控制加普通減速電機(jī)與變頻器驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)而向伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)加CNC控制發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)越來越多地結(jié)合到清洗技術(shù)中。近些年來，國外工業(yè)機(jī)器人技術(shù)主要體現(xiàn)為四大特點(diǎn)。

2.1 應(yīng)用高壓去毛刺技術(shù)

以往的清洗機(jī)高壓去毛刺，是在最終清洗機(jī)對(duì)零件徹底清洗以后，利用高壓泵將含有3%～5%濃度清洗劑、壓力值為40 MPa～60 MPa的高壓水通過特殊設(shè)計(jì)的噴嘴噴射出去，通過定點(diǎn)定位的高壓射流對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行去毛刺。這種方式雖然能夠有效減少深孔、盲孔、小孔等部位的毛刺，但是存在一個(gè)缺點(diǎn)，即不能適應(yīng)小批量多品種的零件換型。

在工業(yè)清洗機(jī)上結(jié)合機(jī)器人去毛刺技術(shù)，能避免對(duì)設(shè)備進(jìn)行大的改動(dòng)，通過更改程序，抓取不同類型的噴嘴，來達(dá)到對(duì)不同產(chǎn)品去毛刺。將高壓去毛刺技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)清洗機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮各關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)與工件相互干涉的問題，使工作區(qū)域最大化。在清洗倉內(nèi)設(shè)置不同的去毛刺噴嘴，包括點(diǎn)支式噴嘴、渦輪式噴嘴、內(nèi)腔噴嘴等，針對(duì)不同部位采用最適合且效率最高的噴嘴進(jìn)行精密清洗。

機(jī)器人高壓去毛刺屬于柔性加工，可以避免重復(fù)裝夾，并可以任意定義機(jī)械手的噴射角度、進(jìn)給速度等參數(shù)。另外，還可以將去毛刺單元并入其它自動(dòng)化單元，進(jìn)行較好的柔性組合。

已經(jīng)有越來越多的國內(nèi)動(dòng)力總成工廠采用應(yīng)用高壓去毛刺技術(shù)的工業(yè)清洗機(jī)。

2.2 與工業(yè)4.0相結(jié)合

結(jié)合工業(yè)4.0概念，德國一家清洗機(jī)公司研發(fā)出了控制應(yīng)用，以更好地優(yōu)化工業(yè)清洗機(jī)工作過程。這一應(yīng)用通過一個(gè)自學(xué)習(xí)系統(tǒng)，自動(dòng)學(xué)習(xí)加液時(shí)間，并自動(dòng)控制清洗液濃度保持在一個(gè)恒定的水平，不再需要額外手工添加。在干燥控制和廢氣排放控制程序中，可以通過調(diào)節(jié)干燥區(qū)域或真空干燥機(jī)內(nèi)的溫度，將干燥所需的能源降到最低，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能效果。此外，還有手機(jī)APP功能，可以定期智能提醒客戶所要進(jìn)行的設(shè)備維護(hù)和更換耗材，縮短停機(jī)時(shí)間，避免生產(chǎn)關(guān)機(jī)，進(jìn)而降低因停機(jī)而產(chǎn)生的成本。

將所有過程數(shù)據(jù)顯示在虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)上，使工業(yè)清洗機(jī)的操作員進(jìn)行最佳的控制。提供的信息越多,操作員能夠越快、越正確地采取措施，保持生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，并實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)率。采取預(yù)測性維護(hù)，可以確保較高的成本效益。用傳感器來檢測清洗系統(tǒng)中水箱的電流壓力、溫度和污染程度，結(jié)合相關(guān)的工廠組件信息,存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)云中。用戶可以使用手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)訪問系統(tǒng)信息，如設(shè)備狀態(tài)、清洗流量、維護(hù)時(shí)間間隔等。即使發(fā)生故障,維修人員也可以快速采取措施，或立即啟動(dòng)所需備件的訂購流程。

2.3 一體式清洗解決方案

在國外，有越來越多的設(shè)計(jì)人員在工業(yè)清洗機(jī)中采用從清洗、漂洗到去毛刺的一體式清洗解決方案，替代傳統(tǒng)的通過式清洗機(jī)和回轉(zhuǎn)式清洗機(jī)。在一體式清洗解決方案中，利用機(jī)器人抓料，直接送入清洗槽內(nèi)清洗。用不同的動(dòng)力頭毛刷去除定點(diǎn)部位的毛刺，再將工件放入漂洗槽內(nèi)清洗，直到干燥后交付至下料指定位置。這種設(shè)計(jì)理念的好處在于，只需要一次裝夾零件，占地面積大大減小，同時(shí)節(jié)拍時(shí)間也相應(yīng)縮短。一體式清洗解決方案已成為國外工業(yè)清洗機(jī)生產(chǎn)廠家重點(diǎn)開發(fā)和應(yīng)用的方向。

2.4 加工中心式CNC清洗機(jī)

加工中心式CNC清洗機(jī)可以像加工中心一樣，選用適合類型的噴嘴進(jìn)行自動(dòng)換刀清洗，清洗壓力最高可達(dá)50 MPa，同時(shí)可以完成復(fù)雜零件的精密清洗。在操控系統(tǒng)中，采用CNC五軸運(yùn)動(dòng)控制。針對(duì)液壓閥塊、工程機(jī)械閥塊等部件，尤其適合采用加工中心式CNC清洗機(jī)。這一形式的工業(yè)清洗機(jī)以日本生產(chǎn)商生產(chǎn)的產(chǎn)品居多。

3 結(jié)束語

進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著國內(nèi)汽車零部件制造及航空行業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)各種機(jī)械零件的高精密清洗和去毛刺加工要求越來越高，精密清洗和表面處理技術(shù)越來越重要。在工業(yè)清洗機(jī)的設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域，國外生產(chǎn)商明顯處于領(lǐng)先地位。對(duì)國外工業(yè)清洗機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行研究，可以為國內(nèi)工業(yè)清洗機(jī)制造商提供參考，進(jìn)而提高國內(nèi)工業(yè)清洗機(jī)的整體水平。