淺談機械設備在鑄件磨削清理中的應用

李文巖，韓峰

（中國重汽濟南鑄鍛中心，山東 濟南 250200）

我國的鑄造產業起步早，但是發展很緩慢，尤其在鑄件清理磨削工序一直是傳統的人工進行磨削，20 世紀70 年代以后，我們大量地學習國外的生產技術，以及通過模仿和自主研發磨削設備，單機類磨削設備迅速成為了各個鑄造企業青睞的對象，越來越多的機械設備的使用已經取代了人工方式進行磨削作業，近年來隨著科學技術的發展，機器人和PLC 技術的配合使用，已經形成了自動化程度更高的磨削生產線，在我國一些大型鑄造企業自動磨削生產線已經完全取代了人工，實現了自動化生產。

1 傳統的清理磨削方式

鑄件毛坯的清理磨削方式是重要的一道工序，該工序主要對鑄件毛坯的冒口、澆道、飛邊、披縫和毛刺等進行磨削清理，傳統的磨削方式主要是人工使用手持砂輪機（包括電動砂輪機和氣動砂輪機）對鑄件進行磨削清理，該磨削方式是一個重體力勞動，用人多，勞動強度高，效率低，打磨質量不穩定、不統一，成本費用高，且該方式占用場地較大，使用工位較多，工作過程中粉塵大，對環境污染和人體傷害較大。近年來，隨著國家對環保的要求越來越高，傳統的鑄件磨削方式已不能達到國家環保要求。

2 單機類的磨削方式

2.1 磨削專機方式

磨削專機類的設備是根據單一鑄件的外形進行設計制造的，一般只對鑄件規則的平面進行磨削，同時根據產品外形設計工裝進行定位，砂輪一般為碳化硅材質，由于鑄件被磨削的同時砂輪也會被磨薄，時間久了會造成工件磨削質量下降。一般該類設備都設置有獨特的砂輪磨損補償裝置，可進行手動補償或液壓缸自動補償，此類裝置一般采用螺旋傳動機構、渦輪蝸桿傳動機構、棘輪棘爪機構、齒輪齒條傳動機構或液壓缸驅動機構。該類設備的優點是工作效率高、成本費用低，可配合除塵器一塊使用，減少環境污染；缺點是砂輪磨損后需要頻繁的更換砂輪，該類設備只能對鑄件毛坯的規則面進行磨削，不能對鑄件所有位置進行全磨，且品種單一，對于小型企業來說，一旦產品結構調整，該類設備將無法使用。從磨削機的機構和工作方式來看，主要有兩種類型：單工位間歇式和多工位連續式。

（1）單工位間歇式顧名思義是有單個工人進行操作，該設備只有一個工位，一組或者兩組砂輪進行磨削，工作的流程大概為人工（或使用環鏈電動葫蘆）將鑄件放置于工作臺專用工裝上→工裝進行自動加緊定位→磨削機開始磨削→磨削完成工裝進行自動松開→人工卸件并更換鑄件→一個循環完成并進入下一個循環。該類設備占地面積小，設備調節方便，工人操作簡單等特點，在我國一些中小型的企業使用該類設備較多。圖一為橋殼專用磨削機，工作原理是固定好的工件在驅動油缸的帶動下前進至磨削工位通過砂輪的高速旋轉進行磨削，在磨削完前端兩個面后，工件通過工作臺前進至下一個磨削工位，然后磨削后端兩個面，從而完成橋殼的四面磨削。

圖1

圖2

（2）多工位連續式磨削機是由多人操作（兩人以上），多組磨削砂輪，每組砂輪對應鑄件毛坯的兩個端面，有兩個以上的工位，包括裝卸毛坯的工位和進行磨削加工的工位，此類設備效率高，需要人員少，自動化水平高，適合比較寬敞有足夠空間的車間使用。

2.2 工業機器人磨削方式

隨著科學技術的不斷發展，尤其是近幾年大量的工業機器人應用在了鑄件的磨削工作中，六軸機器人具有本體剛度好、運動精度高、旋轉角度自由，運動靈活的特點，可以模仿人工磨削的軌跡對鑄件毛坯進行磨削清理，大大降低了工人的勞動強度，并逐漸取代人工；使用的砂輪一般為金剛石類材質，該類砂輪耐磨性好，使用較長，大大提高了更換周期。為保證人員安全，需要將工業機器人單獨封閉在空間里進行作業，工作期間禁止人員進入，同時該設備配合除塵器共同使用，大大降低了粉塵對環境污染和對工人的傷害。

隨著PLC 控制技術的發展，工業機器人與PLC 控制技術相結合，大大提高了機器人磨削的自動控制能力。機器人磨削方式的優點是可以模仿人工磨削的軌跡對鑄件進行磨削清理，可以實現自動更換砂輪，打磨軌跡不受鑄件外形的影響，產品質量穩定、節約生產成本，提高了生產效率，并大大降低了工傷事故的概率，減少了粉塵的污染；缺點是國內市場的工業機器人一般為ABB、庫卡、發那科、安川等國外品牌占據，國內機器人發展相對緩慢。如圖2 為橋殼打磨機器人，該機器人與PLC 技術相結合，通過旋轉工作臺定位后，由機器人進行打磨作業，打磨完成后工作臺旋轉在進行下一個鑄件的打磨循環，從而減少等待時間，提高打磨效率。

3 自動化生產線磨削方式

近年來，隨著機器人磨削技術的發展，在國內多個大型企業已經實現了切澆冒口機、柔性砂帶機、柔性動力頭、磨削機器人、大功率動力頭和軌道輸送系統等組成的全自動生產線，該類生產線由PLC 技術進行控制，使用機械手臂將鑄件在各臺設備間進行轉運，實現了鑄件自動除芯、鑄件自動運送、鑄件澆冒口自動切割、自動去毛刺、自動打磨精整等工序。鑄件清理自動生產線可以根據客戶所提供的產能和節拍以及其他技術數據單獨設計，工裝卡具根據鑄件外形進行量身訂做，并且可以通過更換工裝卡具在進行不同產品之間的切換生產。自動生產線內的設備可以單臺離線使用，也可以組態到生產線內使用，切換靈活方便。

鑄件清理自動生產線自動化程度高，可以長時間持續性地進行工作，大大減少了用人數量，降低了工人的勞動降度，生產效率高，生產節拍穩定，產量高，磨削質量穩定，產品一致性高，成本低廉。與除塵器配合使用，在全封閉環境內進行自動操作，工人的安全系數較高，生產現場干凈衛生，消除了粉塵對職工的健康危害，符合了國家安全環保的要求。

4 結語

我國鑄件清理設備起步較晚，雖然說近年來發展較迅速，但是與國外設備相比還是有較大的差距，國內生產廠家如濟南萬通裝備工程有限公司、江陰市第三鑄造機械有限公司和濟南捷邁鑄造機械有限公司等生產的設備都非常不錯，且很多設備更新了多代產品已經非常成熟。伴隨著工業機器人應用到磨削工序，工業機器人以國外品牌為主，國產機器人在靈活性、穩定性和故障率等方面還有較大的發展空間。希望通過我們不斷地學習、不斷地研究、不斷地自主研發，使我們國產的清理磨削設備越做越好。