淺談機械設(shè)備在鑄件磨削清理中的應(yīng)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(chǎn)業(yè)起步早，但是發(fā)展很緩慢，尤其在鑄件清理磨削工序一直是傳統(tǒng)的人工進行磨削，20 世紀(jì)70 年代以后，我們大量地學(xué)習(xí)國外的生產(chǎn)技術(shù)，以及通過模仿和自主研發(fā)磨削設(shè)備，單機類磨削設(shè)備迅速成為了各個鑄造企業(yè)青睞的對象，越來越多的機械設(shè)備的使用已經(jīng)取代了人工方式進行磨削作業(yè)，近年來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機器人和PLC 技術(shù)的配合使用，已經(jīng)形成了自動化程度更高的磨削生產(chǎn)線，在我國一些大型鑄造企業(yè)自動磨削生產(chǎn)線已經(jīng)完全取代了人工，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)。

1 傳統(tǒng)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(tǒng)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(zhì)量不穩(wěn)定、不統(tǒng)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(huán)境污染和人體傷害較大。近年來，隨著國家對環(huán)保的要求越來越高，傳統(tǒng)的鑄件磨削方式已不能達(dá)到國家環(huán)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(shè)備是根據(jù)單一鑄件的外形進行設(shè)計制造的，一般只對鑄件規(guī)則的平面進行磨削，同時根據(jù)產(chǎn)品外形設(shè)計工裝進行定位，砂輪一般為碳化硅材質(zhì)，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(zhì)量下降。一般該類設(shè)備都設(shè)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(gòu)、渦輪蝸桿傳動機構(gòu)、棘輪棘爪機構(gòu)、齒輪齒條傳動機構(gòu)或液壓缸驅(qū)動機構(gòu)。該類設(shè)備的優(yōu)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(huán)境污染；缺點是砂輪磨損后需要頻繁的更換砂輪，該類設(shè)備只能對鑄件毛坯的規(guī)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(yè)來說，一旦產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，該類設(shè)備將無法使用。從磨削機的機構(gòu)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(xù)式。

（1）單工位間歇式顧名思義是有單個工人進行操作，該設(shè)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(huán)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(huán)完成并進入下一個循環(huán)。該類設(shè)備占地面積小，設(shè)備調(diào)節(jié)方便，工人操作簡單等特點，在我國一些中小型的企業(yè)使用該類設(shè)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(qū)動油缸的帶動下前進至磨削工位通過砂輪的高速旋轉(zhuǎn)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(xù)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(yīng)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(shè)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(yè)機器人磨削方式

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是近幾年大量的工業(yè)機器人應(yīng)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(zhuǎn)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(zhì)，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(yè)機器人單獨封閉在空間里進行作業(yè)，工作期間禁止人員進入，同時該設(shè)備配合除塵器共同使用，大大降低了粉塵對環(huán)境污染和對工人的傷害。

隨著PLC 控制技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機器人與PLC 控制技術(shù)相結(jié)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(yōu)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(xiàn)自動更換砂輪，打磨軌跡不受鑄件外形的影響，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)約生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)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(nèi)市場的工業(yè)機器人一般為ABB、庫卡、發(fā)那科、安川等國外品牌占據(jù)，國內(nèi)機器人發(fā)展相對緩慢。如圖2 為橋殼打磨機器人，該機器人與PLC 技術(shù)相結(jié)合，通過旋轉(zhuǎn)工作臺定位后，由機器人進行打磨作業(yè)，打磨完成后工作臺旋轉(zhuǎn)在進行下一個鑄件的打磨循環(huán)，從而減少等待時間，提高打磨效率。

3 自動化生產(chǎn)線磨削方式

近年來，隨著機器人磨削技術(shù)的發(fā)展，在國內(nèi)多個大型企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)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(tǒng)等組成的全自動生產(chǎn)線，該類生產(chǎn)線由PLC 技術(shù)進行控制，使用機械手臂將鑄件在各臺設(shè)備間進行轉(zhuǎn)運，實現(xiàn)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(chǎn)線可以根據(jù)客戶所提供的產(chǎn)能和節(jié)拍以及其他技術(shù)數(shù)據(jù)單獨設(shè)計，工裝卡具根據(jù)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(chǎn)品之間的切換生產(chǎn)。自動生產(chǎn)線內(nèi)的設(shè)備可以單臺離線使用，也可以組態(tài)到生產(chǎn)線內(nèi)使用，切換靈活方便。

鑄件清理自動生產(chǎn)線自動化程度高，可以長時間持續(xù)性地進行工作，大大減少了用人數(shù)量，降低了工人的勞動降度，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)節(jié)拍穩(wěn)定，產(chǎn)量高，磨削質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品一致性高，成本低廉。與除塵器配合使用，在全封閉環(huán)境內(nèi)進行自動操作，工人的安全系數(shù)較高，生產(chǎn)現(xiàn)場干凈衛(wèi)生，消除了粉塵對職工的健康危害，符合了國家安全環(huán)保的要求。

4 結(jié)語

我國鑄件清理設(shè)備起步較晚，雖然說近年來發(fā)展較迅速，但是與國外設(shè)備相比還是有較大的差距，國內(nèi)生產(chǎn)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(chǎn)的設(shè)備都非常不錯，且很多設(shè)備更新了多代產(chǎn)品已經(jīng)非常成熟。伴隨著工業(yè)機器人應(yīng)用到磨削工序，工業(yè)機器人以國外品牌為主，國產(chǎn)機器人在靈活性、穩(wěn)定性和故障率等方面還有較大的發(fā)展空間。希望通過我們不斷地學(xué)習(xí)、不斷地研究、不斷地自主研發(fā)，使我們國產(chǎn)的清理磨削設(shè)備越做越好。