關于軸承座數字化加工技術的研究

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開展研究，建立了智能化加工生產線，主要研究成組加工技術、智能化車間管理技術和智能化信息集成技術等關鍵技術，并通過柔性制造生產線、智能化在線檢測裝置、物流及倉儲、信息化生產管理系統等先進的制造技術來實現高效生產的需求。

關鍵詞：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，企業為了降低制造成本，必須采用先進的智能加工的模式來應對復雜的生產需求，如多品種中小批量零件的生產等。數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.軸承座加工現狀分析

軸承座類產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，常規加工流程已經不能滿足現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針對軸承座的零件特點對其加工工藝流程進行優化梳理，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，質量不可控的問題，為高精數控機床的制造提供優質的部件。

3.軸承座智能化加工工藝分析

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

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

為提高設備開動率，工藝方案需要協調各設備的切削加工時間，使其達到均衡，保證與生產線節拍匹配。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合螺孔，具體生產線加工流程如下：

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，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整體方案

軸承座智能化加工技術是基于某國產數控系統的車間整體智能化解決方案，包含多套智能管理系統，如PDM、ERP、CRM等，構成車間的全生命周期，從圖紙管理、物料管理、車間規劃、車間建造、客戶管理、運行控制及優化，再到遠程維護/監控等各個階段。

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備。其中，臥式加工中心配高精分度的回轉工作臺、液壓自動夾具（帶夾緊松開狀態檢測）、刀庫；車削中心也采用某公司i5數控系統，配主軸分度C軸、動力銑頭、動力刀塔、液壓自動夾具（帶夾緊松開狀態檢測）。

物流設備采用了智能立體倉庫、AGV搬運機器人、關節機械手等智能物流設備。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組成；AGV搬運機器人，具有托盤取送裝置，可攜帶兩個托盤；關節機械手可在直線軌道上運動，圓周360°旋轉，末端有2個可180°旋轉的手爪。整套智能系統，通過iBOX進行數據收集，采用分布式控制模式，同平臺智能設備，底層無障礙對數據進行采集、毫秒級數據交互速度，實現智能高效控制。

智能化車間的物流設備主要包括智能立體庫、AGV搬運機器人、關節機械手等。主要過程如圖4所示。

在軸承座智能化加工自動線系統中，采用WIS智能車間管理系統對生產線進行管理，以計劃管理為龍頭，以現場制造數據采集為關鍵，以作業執行為主線，以生產進度為控制點，綜合考慮車間設備、刀具、人員等資源，基于車間數據庫進行統一管理，涵蓋了車間生產的方方面面，實現了車間內部數據的全面集成。

5.結語

本文通過軸承座智能化加工技術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需求，實現多品種的混流生產，同時利用先進的智能化管理技術來減少不同品種產品直接帶來的生產不平衡問題。通過研究智能化制造的關鍵技術，集成中高檔數控機床加工技術、機床典型零件智能化加工工藝方法、可以通過對生產過程的實時監控，智能化技術準確的分析和評價零件和產品的可靠性，提高加工效率，控制制造周期并節約生產成本，從而完成提高零件的加工質量，提升產品的質量并優化制造系統運行性能。

第一作者：郭鐸，男，供職于優尼斯工業服務有限公司沈陽分公司，2011年9月入廠，主要從事機械設計，產品編程，加工工藝制作等工作。

（作者單位：1優尼斯工業服務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）