鑄件清理打磨全序列產品應用方案

天津中屹銘科技有限公司

眾所周知，中國是個鑄造業大國，其中鑄件的清理是鑄造生產中不可缺少的一道關鍵工序，但在生產過程中由于機械化和自動化的程度低，嚴重制約著中國的制造業發展，也是中國只能稱為鑄造業大國而非“鑄造業強國”的關鍵原因之一。

國外基于勞動力的缺乏和工業化的發達，借鑒機械加工設備的經驗開發出了一些鑄件清理設備，投入使用后取得了很好的效果，既提高了生產效率（基本上與快速的造型效率相匹配），又減輕了作業者的勞動強度，改善了作業環境，但設備價格十分昂貴，難以普及并廣泛應用。

基于這樣一個應用背景，我們在吸收國外先進經驗的基礎上，不斷從底層開發，推出了鑄件清理打磨全序列設備的解決方案，并在國內得到了有效推廣。包括數控磨削機床、機器人打磨設備、非標類設備、沖壓設備等，填補了行業空白，解決了鑄件打磨所產生的粉塵污染，使產品廢品率基本為零，鐵屑回收率近100%。完全達到了車間無污染、無工傷、無不良品的目的，在節能減排的大前提下，完全順應了我國現階段的發展需求。

原始處理方法及危害

鑄件后處理、清理工序，大多數企業還是以傳統的錘擊和普通砂輪機研磨方式為主。這種方式存在著工作效率低下，勞動強度大，作業環境惡劣，安全隱患嚴重，成品質量殘次不齊，以及由此帶來的人力資源緊張等諸多問題，難與造型及澆注的高效率相適應，嚴重影響了造型線的效率發揮。因此，如何提高鑄件清理工作效率，尤其是去除鑄件的澆冒口和飛邊毛刺工作的效率，是鑄造工作者一直在探索并迫在眉睫需要解決的問題。

自動化進程的瓶頸與解決方法

經過我們幾年來的調查研究，國內后處理打磨領域自動化進程推進的十分緩慢，總結下來有以下幾點原因：

（1）設備昂貴，運營費用高 問題的關鍵在于核心技術掌握在國外設備商手中，因此對國內用戶銷售時，會提高價格，有一種壟斷的態勢。

針對這一問題，我們的應對策略是必須從設備的基礎技術開發，尤其是耗材（金剛石砂輪）的開發。耗材是荒漠領域的靈魂，之前國外技術一直對國內保密，因此我們的技術路線初期規劃就是從耗材開始突破，同步進行設備的技術攻克。經過幾年的不懈努力，我們已經掌握了設備及耗材的核心技術，將設備逐步國產化，節約制造成本，提高設備性價比，有助于推進后處理打磨領域的自動化進程。

（2）單機設備主導市場，不能系統解決問題 目前市場多以進口單機設備為主，局限性大，需要客戶自助選擇，要用工件去適應設備，我們認為這是不合理的。

解決這一問題，我們的理念是：必須為用戶拿出全序列系統的解決方案。針對用戶的廠區、產品等特點，給出專業化的整體規劃，包括設備的選型、物流的構建、工序的銜接等，將資源合理利用，節省用戶選型、分析、規劃等的運行成本。

（3）生產應用 生產實際應用現狀是制約國內產品發展的最大障礙，很多制造商設備沒有經過用戶的實際生產，沒有現場使用，就沒有說服力。這些也是在我們技術開發初期就考慮到的，良好的用戶使用感受，是企業生存與發展的根基。

全序列產品解決方案

根據目前國內鑄造業發展現狀，結合我們自身的技術實力，提出一種全新的全序列產品解決方案。國外產品多為單機模式，需要廠家去適應設備，而且對產品的局限性很大。我們的全序列理念，就是要根據鑄造企業的特性，為其量身定做、組合搭配，達到最佳的生產效率、最少的人力參與、最小的資金投入，以及最大的產品兼容能力。

（1）多軸向數控磨削機床 如圖1所示，設備采用機床加工形式，穩定可靠、剛度好。設備各軸向運動采用數控伺服系統控制，位置運動及加工精度高。主軸砂輪由具有自主產權的工藝制成，加工安全性能大大提高。數控多軸向磨削機床屬于通用設備，根據不同的鑄件品種通過更換工裝夾具達到互換性。設備配備除塵裝置可以很好地改善生產加工環境。先進的磨削加工形式，避免了對工件的損害，免除了后加工的無損檢測環節。

（2）機器人打磨單元 如圖2所示，針對較為復雜孔、洞類工件或是較為大型的工件的打磨，推薦使用機器人打磨單元。機器人打磨單元主要由多關機機械臂配合高轉速主軸組成，機械臂以4～6關節為主，高速主軸配以金剛石砂輪片打磨，達到了最佳的靈活性。

此外，我們嘗試過采用機器人抓取鑄件的磨削方式，但這種工作方式局限性較大。考慮到機械臂的剛度，大工件不適宜采用機械臂抓取；小工件可以適用，但其效率遠沒有數控磨削機床高，且造價較高。因此只有在特定應用、特殊情況下，才會推薦使用機器人抓取工件打磨的方式，如圖3所示。

圖1 數控機床軸向示意

圖2 機器人打磨示意

圖3 機器人抓取工件磨削示意

（3）非標打磨設備 在使用設備解決了勞動強度大、作業環境惡劣、安全隱患嚴重、成品質量殘次不齊等問題后，設備產能及加工效率又成了用戶所關心的重點。作為通用性較強多軸向數控設備、機器人設備，不可能做到對任何鑄件都具備較高的清理效率，因此非標打磨設備便在這樣的前提下開發成功，我們根據用戶的特點，量身定制適合其產品線的設備，在針對某一領域內（如汽車制動領域），達到最大的兼容性。如針對特定材質和結構鑄件外緣澆冒口、毛刺、毛邊去除研發的沖壓剪緣機床（見圖4），針對汽車缸體、缸蓋等鑄件的規則平面清理，多在第一序采用四面磨削設備（見圖5），針對圓盤類鑄件規格多樣、批量大等特點，我們也拿出了具有針對性的解決方案（見圖6），以及對一些批量較大、曲線較復雜的鑄件，快速成形設備（見圖7）則是最佳選擇。

（4）常規打磨設備及耗材 常規砂輪機及砂輪片是鑄造廠后處理車間不可缺少的設備之一，其靈活性是任何設備無法比擬的，同時其弊端也很多：噪聲、粉塵、危險性強等，因此在使用常規打磨設備打磨鑄件時，我們建議使用金剛石砂輪片（見圖8）。

（5）自動化物流生產線及輔助設備 在全序列解決理念下，自動化物流生產線不可或缺。根據用戶的廠區狀況，結合產品的特點，利用有效的物流生產線（見圖9）將不同的設備排列組合，達到最佳生產狀況，達成節拍的同時節省人力。

結語

在將我國建設成為鑄造業強國的道路上，現代化生產手段及科技力量至關重要。清理打磨技術在與生產應用對接的過程中，應更多地針對行業現狀，從實用的角度出發，切實改善生產一線的作業環境，提高生產效率，以最小的資金投入為鑄造企業實現最大的產品工作效能，“全序列產品解決方案”理念也將得到最大化的體現。

圖4 沖壓剪緣設備

圖6 單機圓盤設備結構

圖5 四面磨削設備

圖7 凸輪軸磨削設備

圖9 自動化物流傳輸線

圖8 金剛石砂輪片