關(guān)于軸承座數(shù)字化加工技術(shù)的研究

郭鐸 翟曉

摘要：本文針對機床進給運動單元中典型支撐部件軸承座的智能化加工技術(shù)開展研究，建立了智能化加工生產(chǎn)線，主要研究成組加工技術(shù)、智能化車間管理技術(shù)和智能化信息集成技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，并通過柔性制造生產(chǎn)線、智能化在線檢測裝置、物流及倉儲、信息化生產(chǎn)管理系統(tǒng)等先進的制造技術(shù)來實現(xiàn)高效生產(chǎn)的需求。

關(guān)鍵詞：軸承座；智能化加工；MES；自動立體倉庫

1引言

隨著市場競爭越來越激烈，人工成本不斷攀升，企業(yè)為了降低制造成本，必須采用先進的智能加工的模式來應(yīng)對復(fù)雜的生產(chǎn)需求，如多品種中小批量零件的生產(chǎn)等。數(shù)控機床的進給運動單元主要包括：運動部件、伺服電機、直線導(dǎo)軌和滾珠絲杠，其中滾珠絲杠的軸承座，作為絲杠的安裝定位和支撐部分，直接影響進給運動單元的精度和能效。

2.軸承座加工現(xiàn)狀分析

軸承座類產(chǎn)品零件特點主要包含：形位公差等級高；表面粗糙度要求高，軸承支持座的關(guān)鍵特征面、軸承安裝孔、軸承安裝孔底面、軸承壓蓋安裝端面、軸承支座底面、軸承支座側(cè)基準面、電機安裝孔、電機安裝端面，粗糙度為Ra1.6?；尺寸公差等級高，一般軸承支撐座的軸承安裝孔直徑，尺寸公差等級為IT6級。

軸承座常規(guī)的加工工藝路線為：1、劃線2、臥銑粗銑面3、臥鏜粗鏜孔4、臥加銑面→5、臂鉆鉆沉頭孔6、平磨精磨基準面7、臥鏜精鏜軸承孔，常規(guī)加工流程已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化制造中的低成本、高效率、高精等要求。

軸承座智能化加工技術(shù)針對軸承座的零件特點對其加工工藝流程進行優(yōu)化梳理，采用柔性加工方法，建立智能化車間，解決目前該類零件加工成本高、耗時多、效率低，質(zhì)量不可控的問題，為高精數(shù)控機床的制造提供優(yōu)質(zhì)的部件。

3.軸承座智能化加工工藝分析

軸承座智能化加工技術(shù)采用工序集中原則，減少物流環(huán)節(jié)，提高效率；工藝方案從毛坯開始加工，粗精工序在同一設(shè)備上進行，一次裝夾完成多個加工工序。

為了減少產(chǎn)線數(shù)量，降低設(shè)備成本，軸承座智能化生產(chǎn)線采用工藝方案：能夠針對同一軸承孔徑的零件組，進行成組混流加工模式。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，工藝方案須在保證軸承支座設(shè)計精度的前提下，留有30%的精度儲備。

為提高設(shè)備開動率，工藝方案需要協(xié)調(diào)各設(shè)備的切削加工時間，使其達到均衡，保證與生產(chǎn)線節(jié)拍匹配。在軸承座進入智能化車間之前，對軸承座的工藝面進行加工，完成進線準備工作，對軸承座背面做基準面加工，為隨行夾具提供安裝面，對軸承座背面上加工2-4個螺紋工藝孔，作為與隨行夾具的結(jié)合螺孔，具體生產(chǎn)線加工流程如下：

P1：夾具機械手將隨行夾具置于裝配工位上，裝配機械手將軸承座結(jié)合在隨行夾具上。

P2：上下料機械手將隨行夾具連同軸承座一起抓起，放置于臥式車削中心的液壓夾盤上，并夾緊。保證軸承座的姿態(tài)，底面與銑軸垂直。

P3：清洗、檢測及打標。

P4：拆卸機械手將隨行夾具卸下，軸承座成品放入成品料籃中，隨行夾具被夾具機械手送回夾具庫。

4. 軸承座智能化加工技術(shù)整體方案

軸承座智能化加工技術(shù)是基于某國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的車間整體智能化解決方案，包含多套智能管理系統(tǒng)，如PDM、ERP、CRM等，構(gòu)成車間的全生命周期，從圖紙管理、物料管理、車間規(guī)劃、車間建造、客戶管理、運行控制及優(yōu)化，再到遠程維護/監(jiān)控等各個階段。

軸承座智能化加工自動線采用了6臺車削中心和8臺臥式加工中心作為智能化車間的加工設(shè)備。其中，臥式加工中心配高精分度的回轉(zhuǎn)工作臺、液壓自動夾具（帶夾緊松開狀態(tài)檢測）、刀庫；車削中心也采用某公司i5數(shù)控系統(tǒng)，配主軸分度C軸、動力銑頭、動力刀塔、液壓自動夾具（帶夾緊松開狀態(tài)檢測）。

物流設(shè)備采用了智能立體倉庫、AGV搬運機器人、關(guān)節(jié)機械手等智能物流設(shè)備。智能立體倉庫由貨架、出入站工作臺、巷道式堆垛機與智能操作控制系統(tǒng)組成；AGV搬運機器人，具有托盤取送裝置，可攜帶兩個托盤；關(guān)節(jié)機械手可在直線軌道上運動，圓周360°旋轉(zhuǎn)，末端有2個可180°旋轉(zhuǎn)的手爪。整套智能系統(tǒng)，通過iBOX進行數(shù)據(jù)收集，采用分布式控制模式，同平臺智能設(shè)備，底層無障礙對數(shù)據(jù)進行采集、毫秒級數(shù)據(jù)交互速度，實現(xiàn)智能高效控制。

智能化車間的物流設(shè)備主要包括智能立體庫、AGV搬運機器人、關(guān)節(jié)機械手等。主要過程如圖4所示。

在軸承座智能化加工自動線系統(tǒng)中，采用WIS智能車間管理系統(tǒng)對生產(chǎn)線進行管理，以計劃管理為龍頭，以現(xiàn)場制造數(shù)據(jù)采集為關(guān)鍵，以作業(yè)執(zhí)行為主線，以生產(chǎn)進度為控制點，綜合考慮車間設(shè)備、刀具、人員等資源，基于車間數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一管理，涵蓋了車間生產(chǎn)的方方面面，實現(xiàn)了車間內(nèi)部數(shù)據(jù)的全面集成。

5.結(jié)語

本文通過軸承座智能化加工技術(shù)的研究建立柔性智能加工線的整體方案，從而采用成組加工的模式來完成多品種中小批量零件的生產(chǎn)需求，實現(xiàn)多品種的混流生產(chǎn)，同時利用先進的智能化管理技術(shù)來減少不同品種產(chǎn)品直接帶來的生產(chǎn)不平衡問題。通過研究智能化制造的關(guān)鍵技術(shù)，集成中高檔數(shù)控機床加工技術(shù)、機床典型零件智能化加工工藝方法、可以通過對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控，智能化技術(shù)準確的分析和評價零件和產(chǎn)品的可靠性，提高加工效率，控制制造周期并節(jié)約生產(chǎn)成本，從而完成提高零件的加工質(zhì)量，提升產(chǎn)品的質(zhì)量并優(yōu)化制造系統(tǒng)運行性能。

第一作者：郭鐸，男，供職于優(yōu)尼斯工業(yè)服務(wù)有限公司沈陽分公司，2011年9月入廠，主要從事機械設(shè)計，產(chǎn)品編程，加工工藝制作等工作。

（作者單位：1優(yōu)尼斯工業(yè)服務(wù)有限公司沈陽分公司；

2沈陽機床股份有限公司齒輪分公司）