對金屬切削加工自動線的認識與思考

金屬切削加工自動化是機械工業生產自動化的一個主要內容。它是利用某種機構及相應控制系統來控制刀具與工件的相對位置、運動速度、運動軌跡及運動循環，使切削加工能按規定的程序自動地進行，并完成一定的加工任務。實現切削加工全自動化或半自動化，不僅可以減輕工人的勞動強度、節約勞動力，并且可以提高產品價格精度、提高勞動生產效率、減少在制品數量、提高生產的綜合技術效果。金屬切削加工自動線是用工件自動傳送系統及自動控制系統，把加工工序合理排列的若干臺金屬切削機床和其它輔助設備聯系起來的自動生產線。在金屬切削加工自動線上，工件以移動的生產節拍，按工序自動地通過各種位置，完成預定的工藝過程。

一、自動線的類型和特點

自動線有許多不同的類型，從研究自動線的加工對象和結構特點出發，一般可分為以下幾種：

1. 按工件外形和切削加工過程中工件運動狀態來分類

（1）旋轉體工件加工自動線是自動化通用機床、自動化改裝的通用機床或專用機床組成的自動線。用來加工軸、盤及環類工件，在切削加工過程中工件旋轉。完成的典型工藝是車外圓、車內孔、車槽、車螺紋、磨外圓、磨內孔、磨端面和磨槽等。

（2）箱體、雜類工件加工自動線是由組合機床或專用機床組成的自動線。在切削加工過程中工件固定，可以對工件進行多刀、多軸、多面加工。完成的典型工藝鉆孔、擴孔，鉸控、鏜孔、銑槽、車端面、套車短外圓、加工螺紋及切徑向槽等。隨著技術的發展，車削、磨削、拉削、仿形加工、研磨以及清洗、檢測、分類和打印等工序也納入了組合機床自動線。

2. 按工藝設備類型分類

（1）通用機床自動線利用改裝的半自動通用機床或自動化通用機床聯機聯成的自動線。這類自動線建線周期短、制造成本低、收效快。一般適用于價格較簡單的工件。

（2）組合機床自動線(由組合機床聯成的自動線)這類自動線建線周期短、制造成本低、能得到較好的使用與經濟效果。主要適用于加工箱體、雜類工件。

（3）專用機床自動線在缺少通用部件的條件下，主要采用專用部件設計制造的機床聯成的自動線。這類自動線成本高，但生產效率也高。適用于價格結構特殊、復雜的工件。

二、建立自動線對工藝的要求

工藝方案是建立自動線的基礎，并由它確定自動線的工藝內容、加工方法和加工順序等。因此，建立自動線對工藝提出下面一系列要求：

1. 對工件毛坯的要求

旋轉體工件毛坯，多為棒料、鍛件和鑄件。箱體、雜類工件毛坯多為鑄件和鍛件。

供自動線加工的工件毛坯，應采用較先進的制造工藝，如金屬模型、精密鑄造和精密鍛造等，以提高工件毛坯的精度。

工件毛坯尺寸和表面形狀公差要小，以保證毛坯余量均勻；工件硬度變化范圍也要小。因為這些都影響工件的加工工序和輸送方式。毛坯余量過大和硬度不均，會導致刀具損壞；硬度的變化范圍過大，還會影響毛坯質量（尺寸精度、表面粗糙度）的穩定。

2. 對工件定位基準的要求

工件定位基準應遵循一般的工藝原則。旋轉體工件通常以中心孔、內孔或外圓以及端面或臺肩面定位；直接輸送的箱體工件一般以“一面兩銷”作為定位基準。此外，尚需注意以下幾個原則：

（1）應當選用精湛的基準定位，以減少在工位上的定位誤差。

（2）盡量選用設計基準作為定位面，以減少因更換基準所帶來的加工誤差。

（3）所選的定位基準，應使工件在自動線上輸送時轉位次數最少。

（4）為能統一全線的夾具結構，全線應盡量選擇統一的定位基準。

（5）所選的定位基準，應使夾具的定位夾緊機構簡單、可靠。

（6）對于箱體、雜類工件，所選定位基準應使工件露出盡可能多的加工面，以便在全線上實現多面加工。

3. 對工藝流程的要求

為保證工件加工精度、簡化自動線的結構并滿足生產率的要求，應認真考慮工件結構要素的工藝性，結合自動線金屬的特征，采用先進工藝并按以下原則制定工藝流程。

（1）粗精分開，先粗后精。對于同一個加工表面，粗精加工工位應拉開一段距離，以避免切削熱、振動、殘余應力及夾緊應力對精加工的影響。

（2）適當集中，合理分散。這是制訂工藝流程的一個重要原則。工序集中可以提高生產率，減少自動線的機床（工位）數量，從而減少設備投資、操作工人和占地面積。工序集中還可以將有相互位置精度要求的加工表面如階梯軸、同軸階梯孔、成一定角度或相交的孔，平行、垂直或成一定角度的平面等在同一臺機床（同一個工位）上加工出來，以保證各種金屬面的相互位置精度。

工序集中的方法一般采用成形刀具或組合刀具，多軸、多面、多位或多工件同時加工。當然，工序集中應以能保證工件的加工精度，加工時不超出機床性能（剛性、功率）的允許范圍為前提。集中的程度應以不使機床的結構和控制系統過于復雜，不使刀具的更換和調整過于困難而造成自動線的故障增多、維修困難、停車時間增加，從而使自動線的利用率降低為限。

合理的工序分散不僅可簡化機床和刀具的結構，使自動線便于調整、維修和操作，有時也便于平衡限制工序（即工作循環時間大于自動線的生產節拍，限制了自動線生產率的工序）加工的節拍時間，從而提高提高自動線的生產率。

（3）納入旋轉體工件加工自動線的機床多為自動化通用機床或經局部改裝的通用機床，由于受原機床的結構限制，其加工工序基本上是單一化的。箱體、雜類工件在一個加工面上經常出現的有鉆孔、擴孔、鉸控、鏜孔、攻螺紋等不同加工內容，就不宜都集中在一個主軸箱上完成，應予以適當分散，使工序單一化，以表面主軸箱傳動系統過于復雜和調整、更換刀具困難。

（4）力求減少工件的轉動次數，應盡量使工件處在一種狀態中完成其全部工序，因為工件轉動次數多會導致自動線結構和控制系統復雜。

（5）盡量保證工件的位置精度對相互間有嚴格位置精度要求的工件加大表面，應盡量將這些表面安排在一臺機床或一個工位上進行加工，以保證工件的質量。

（6）合理安排輔助性工序是指合理安排檢測、清洗、分類、打印等輔助性工序在工藝流程中的位置，以防止出現成批廢品。