數控鋼筋加工設備在大型高鐵站房的應用

國慶闖，馬賓

（1. 中鐵建設集團有限公司 基礎設施事業部，北京 100040；2. 中鐵物總國際招標有限公司，北京 100020）

0 引言

隨著電子技術水平提升，數控設備應用領域在不斷擴大，在機械加工領域，數控設備的應用也日臻完善。數控設備對機械加工各環節的把控，顯示出特有的優勢［1-3］。數控技術主要采用計算機控制，預先編程后利用控制程序實現對設備的控制功能，增強了機械加工的靈活性并且提高了設備的工作效率［4-6］。

鋼筋加工是一種勞動密集型作業工序，在我國工程建設施工中多數仍然采用人工加工和半機械化加工為主的加工方式。此方式具有生產效率低、勞動強度大、勞務成本高，加工質量和施工進度難以控制、材料和能源浪費高、安全隱患多、噪聲大等缺點［7-8］，存在鋼筋銹蝕、剪斷尺寸不準、鋼筋端頭不平、直螺紋絲頭打磨不到位、矩形箍筋成型后拐角不成90°、兩對角線長度不相等、鋼筋長度和彎曲角度不符合圖紙要求等缺陷，在一定程度上影響了工程質量。隨著勞動力價格的上漲，施工成本也不斷攀高。在建筑行業不斷發展過程中，傳統的人工加工方法無法滿足建筑行業快速發展的需要。因此，有效運用數控加工設備進行鋼筋集中加工具有重要意義，推進鋼筋數控加工設備應用可有效降低施工成本、提高施工質量、提高企業的市場競爭力［9-10］。

1 工程概況

北京朝陽站位于北京市東北部四五環之間，新建站房中心里程為JK12+914.600。站房建筑面積18.3 萬m2，雨棚面積6.2 萬m2，所用鋼筋型號為HPB300 及HRB400E，鋼筋使用總量約為9.5 萬t，日均鋼筋消耗量為450 t，鋼筋加工壓力巨大。結合北京朝陽站場地狹窄、工期緊張等特點，選用鋼筋集中加工的方式，把數控鋼筋加工設備應用到鋼筋集中加工生產中顯得尤為重要。

2 可行性分析

（1）減少廢棄鋼筋數量。鋼筋加工之前，建設1個較大加工廠對鋼筋進行集中加工，根據鋼筋放樣材料單，合理調配各項資源，滿足各隊伍鋼筋需求的同時又能提高生產效率。在鋼筋集中加工廠，生產過程中產生的短鋼筋會被收集起來，一些需要短鋼筋的部位，如梯子筋、馬凳筋等措施筋加工時再加以利用，這樣可減少廢棄料數量，有效節省原材料。

（2）鋼筋加工質量優良。在傳統鋼筋加工方式中，工程施工地點相對分散，施工單位對鋼筋質量的控制與管理難度較大，施工現場加工設備使用程度也較低，存在較大的人為影響因素，整個生產過程對鋼筋加工人員的經驗及熟練程度依賴性大，導致鋼筋加工質量存在不合規范、標準的問題。使用數控鋼筋加工設備進行集中加工方式，鋼筋加工機械化程度高，人工依賴程度降低，在此基礎上可有效保障鋼筋的加工質量。數控鋼筋加工設備加工完成的成品鋼筋見圖1。

圖1 數控鋼筋加工設備加工完成的成品鋼筋

（3）縮短加工工期。采用數控鋼筋加工設備進行集中加工的方式，能有效進行資源調配，更合理利用各種加工設備，使各種型號的鋼筋同時進行加工，可提高鋼筋加工的集中程度、提高管理效率，從而實現縮短加工工期。

不僅如此，數控鋼筋集中加工廠使用機械化作業，可實現流程化、大批量加工，半成品經過全自動數控鋼筋調直設備加工，在幾分鐘之內能夠全部切割完成，可減少加工時間，進而有效縮短工期。采用數控鋼筋集中加工配送模式能夠完善成本、質量、制度及考核體系建設，科學梳理管理鏈條的各個環節，提升集約化管理效率［4］。

3 設備應用

3.1 16型調直切斷彎曲一體機

16 型調直切斷彎曲一體機主要用于直徑小于C18的箍筋加工，可加工常規形狀的箍筋，還可加工多邊形箍筋，如清水混凝土柱箍筋及勁性鋼骨柱箍筋，均為八角箍筋。根據箍筋直徑大小，設備單次可彎曲最大鋼筋數量為1～10根。機器每30 s完成1次鋼筋定尺剪切、彎弧、彎鉤工作，箍筋1次成型，每臺單日生產能力為15 t，操作人員僅需2人。設備單人工效為7.5 t/d，是傳統加工設備的3.75 倍。16 型調直切斷彎曲一體機及操作界面見圖2、圖3。

圖2 16型調直切斷彎曲一體機

圖3 16型調直切斷彎曲一體機操作界面

3.2 50-4型數控彎曲中心

50-4 型數控彎曲中心（見圖4）與300 型數控剪切生產線（見圖5）連線，主要用于加工大直徑鋼筋彎頭，剪切生產線根據鋼筋直徑可剪切4～25 根（C36～C12）鋼筋原材料，平均30 s 完成1 次剪切工作，整條生產線只需1 人操作、1 人輔助，單日生產能力可達到60 t。設備單人工效為30 t/d，是傳統加工設備的15.00倍。

圖4 50-4型數控彎曲中心

圖5 300型數控剪切生產線

3.3 12型數控彎箍機

12型數控彎箍機可加工圓形、多邊形箍筋及拉鉤，可實現雙線雙向彎曲，在工程中主要用于拉鉤加工。可加工的鋼筋最大直徑為C12，設備可預先輸入400 種圖形，加工時調取即用，自動化程度高。平均5 s 完成1次彎曲，只需1人操作，單日生產能力可達6 t。設備單人工效為6 t/d，是傳統加工設備的3.00 倍。12 型數控彎箍機及操作界面見圖6、圖7。

圖6 12型數控彎箍機

圖7 12型數控彎箍機操作界面

3.4 數控鋼筋套絲打磨生產線

數控鋼筋套絲打磨生產線由40-5 型數控鋼筋套絲生產線（見圖8）與600 型數控鋼筋鋸切生產線（見圖9）共同組成。

圖8 40-5型數控鋼筋套絲生產線

圖9 600型數控鋼筋鋸切生產線

600型數控鋼筋鋸切生產線采用雙金屬帶鋸條對鋼筋原材料進行切割，雙金屬帶鋸條是將2種不同特征的鋼材通過電子束焊接、機加工和熱處理等一系列工藝加工而成的高新技術產品，主要用來切割鋼材、銅、鋁等金屬。因雙金屬帶鋸條具有柔韌性好、抗疲勞性強、能承受巨大張力、齒部硬度高等諸多優點，使其無論在節能環保、切割效率或者是加工精度等方面較傳統圓盤鋸和弓形鋸均存在明顯優勢。

40-5 型數控鋼筋套絲生產線使用M42 雙金屬帶鋸條。這種鋸條應用廣泛，適用于所有類型的金屬連續切割，并且可以與任何類型的帶鋸床配套使用。M42雙金屬帶鋸條的材料特征是雙金屬結構：RM80 背材，抗疲勞強度高；M42 齒材，8%鉆含量，齒部硬度為Rc67-69。M42 雙金屬帶鋸條的主要優點是：（1）高耐磨性與高紅硬性；（2）鋸齒不易斷裂；（3）使用壽命長。

單次鋸切數量根據鋼筋直徑規格可鋸切12～37根鋼筋原材料，單次鋸切時間約60 s。鋸切生產線可將鋼筋原材料端部不規則的部分切割平整，鋼筋經過自動鋸切、自動排齊、自動定尺后直接進入套絲系統，40-5型數控鋼筋套絲生產線同時連接打磨設備，可自動將完成套絲的鋼筋端部打磨平整。平均60 s 完成1 次套絲、打磨工作流程，單日產量可達到30 t。設備單人工效為30 t/d，是傳統加工設備的10.00倍。

4 設備維護

4.1 16型調直切斷彎曲一體機

16 型調直切斷彎曲一體機每次工作時，首先檢查設備的螺栓是否松動、電器是否完好、及時排除漏電漏氣的部位。每次工作完畢，需清除設備殘留的氧化皮及鐵屑，否則影響設備下次正常運作。每班前檢查電機座、調直框帶輪、送料輪等。每月對固定螺絲、軸承、調直輪支架總成進行1次清洗。潤滑系統每半月注1次油。

4.2 40-5型數控鋼筋套絲生產線與600型數控鋼筋鋸切生產線

40-5 型數控鋼筋套絲生產線設備空氣壓縮機每次下班后需放水、排氣；每班要檢查各部位連接的螺栓、皮帶、鏈條有無松動；每半日需更換滾絲輪，每日需更換1 根打磨帶。600 型數控鋼筋鋸切線設備空氣壓縮機每日下班后需放水、排氣并給軸承、鏈條涂抹黃油；每周查看空氣壓縮機的潤滑油和鋸切主機的液壓油，低于最低值時加注。每加工500 t 鋼筋需更換1 根雙金屬帶鋸條。

4.3 50-4型數控彎曲中心及300型數控剪切生產線

50-4 型數控彎曲中心每日工作前需檢查設備的螺栓是否松動、電器是否完好、排除漏電漏氣的部位。每次使用前，對各潤滑部位及齒輪部位加注適量潤滑油并清除機器上殘留的氧化皮及鐵屑。300型數控剪切生產線設備空氣壓縮機每日下班后需放水、排氣并給軸承、鏈條涂抹黃油；每周查看空氣壓縮機的潤滑油和鋸切主機的液壓油，低于最低值時加注。剪切刀片每周需更換1片。

5 功效對比

傳統鋼筋加工設備與數控鋼筋加工設備功效對比見表1。

6 產生效益

北京朝陽站鋼筋總用量為95 000 t，其中數控鋼筋加工設備承擔了47 000 t 的生產任務。使用數控鋼筋加工設備時，每噸加工費為203 元；使用傳統加工設備時，每噸加工費為243 元。數控鋼筋加工中心共購置10 臺數控鋼筋加工設備，總購置費為2 231 400 元，設備使用1年后總殘值為1 338 840元。

數控鋼筋加工設備加工費＝2 0 3×47 00 0＝9 541 000元。

數控鋼筋加工設備攤銷費=2 231 400-1 338 840＝892 560元。

表1 傳統鋼筋加工設備與數控鋼筋加工設備功效對比

數控鋼筋加工設備加工總成本＝數控鋼筋加工設備加工費+數控鋼筋加工設備攤銷費＝10 433 560元。

傳統鋼筋加工設備加工總成本=傳統鋼筋加工設備加工費＝243×47 000＝11 421 000元。

數控鋼筋加工設備經濟效益＝傳統鋼筋加工設備加工總成本-數控鋼筋加工設備加工總成本＝987 440元。

7 結束語

通過北京朝陽站項目實例分析，在工程施工過程中建設數控鋼筋加工中心，利用數控鋼筋加工設備，可有效提升鋼筋加工效率、保證鋼筋加工質量、降低施工成本、減少材料浪費、不斷提高企業的市場競爭力，有良好的社會經濟效益，發展前景廣闊。