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        中小企業(yè)低成本自動化解決方案

        發(fā)布:tjiwcpbk 瀏覽:4423次

        當(dāng)下,勞動力價(jià)格急劇上漲,一線操作工人的敬業(yè)精神也無法和十年前相比,這意味著中國制造業(yè)的“人口紅利”在消失。勞動力緊缺和如何把人從簡單乏味的重復(fù)勞動中解脫出來,是當(dāng)前制造業(yè)面臨的兩大難題。以現(xiàn)代化、自動化的裝備提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),推動技術(shù)紅利替代人口紅利,成為中國制造產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級和經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長的必然之選,以“機(jī)器換人”為核心的智能自動化制造已經(jīng)逐步成為企業(yè)的選擇。

        自動化雖好,但是很多自動化方案造價(jià)昂貴,維護(hù)費(fèi)用同樣高居不下。舉個(gè)例子,某汽車廠一條車身焊接自動化生產(chǎn)線,6臺焊接機(jī)械手,造價(jià)1400萬,工程集成實(shí)施費(fèi)用150萬,每年的維護(hù)費(fèi)用70萬。

        有沒有能讓中小企業(yè)也能買得起用得起的自動化解決方案呢?

        數(shù)控車床加工是制造業(yè)工廠非常常見的加工工序。今天,我們就來探討數(shù)控車床加工的低成本自動化。

        雖說數(shù)控車床已是自動化程度較高的現(xiàn)代化裝備,但操作崗位依然很難招工。究其原因,直接創(chuàng)造價(jià)值的工件切削運(yùn)動,已完全由機(jī)床來完成,數(shù)控編程大多由工藝部門或者車間級技術(shù)部門來承擔(dān),數(shù)控車床操作工的工作只剩下簡單的送料和接料工作。

        某種程度上說,這種乏味的工作,是對人聰明才智的摧殘,在勞動力緊張的當(dāng)下,已經(jīng)很難吸引到滿懷夢想的年輕人的青睞,這也是數(shù)控車床操作工奇缺的根本原因。

        在數(shù)控車床上配裝自動送料和自動接料系統(tǒng),是提高機(jī)床自動化程度的一種方式,可以立竿見影解決難招操作工的問題。部分工廠沒有實(shí)施自動化的理由是產(chǎn)品利潤微薄,無法支撐實(shí)施自動化的巨大投入,或者是工廠缺乏自動化的管理實(shí)施人才。數(shù)控車床自動化一定需要巨大的投入和管理費(fèi)用嗎?不一定,具體情況具體分析,因地制宜、量體裁衣實(shí)施自動化,完全有可能做到低成本的自動化。

        數(shù)控車床的自動接料比較簡單,一個(gè)氣缸、一個(gè)料斗、一條傳輸帶就可以完成全部的動作,本文不做詳細(xì)介紹。而數(shù)控車床的自動送料很復(fù)雜,不同的毛坯材料形狀、材質(zhì)、長短、重量,都會有不同的送料方式。老金針對用戶量最大的圓形鋼件做了可行性研究,根據(jù)毛坯材料長短的區(qū)別,把送料方法分為長料自動送料和短料自動送料兩大類。

        數(shù)控車床長料自動送料的方法可分為推料法和拉料法兩種。推料指的是推料設(shè)備位于數(shù)控車床外,用推力把長棒料從主軸通孔推入機(jī)床;拉料指的拉料裝置位于機(jī)床內(nèi),用拉力把長棒料從主軸通孔拉入機(jī)床。推料法有成熟的商品化設(shè)備,如可以放置多根棒料的儲料式長棒料自動送料機(jī)、放置單根棒料的單管油浴式長棒料送料機(jī)和重錘式長棒料送料機(jī),經(jīng)過制造廠商的商品化推廣,在工廠中的認(rèn)知度比較高,應(yīng)用也比較廣泛。

        拉料法投入很小,因商業(yè)化的價(jià)值不高,研究和推廣的人都很少,但拉料法自動送料裝置的使用效果不亞于推料法的送料機(jī),投資少、見效快,非常值得在工廠推廣。

        提起短料自動送料,大家比較熟悉的有關(guān)節(jié)式機(jī)械手、桁架式機(jī)械手等商品化的自動送料設(shè)備。這些機(jī)械手投資較高,柔性較好,但對于大批量的單一產(chǎn)品,存在著運(yùn)動行程過大導(dǎo)致效率較低、占地面積較大導(dǎo)致的空間浪費(fèi)、安裝調(diào)試復(fù)雜、后期使用費(fèi)用高等現(xiàn)象。很多工廠希望使用一種結(jié)構(gòu)簡單、投資較小、針對性強(qiáng)、效率高的短料自動送料裝置,既要馬兒跑的快,還要馬兒少吃草,可以做到嗎?

        回答是可以做到。老金經(jīng)過大量的工廠實(shí)踐、調(diào)研、試驗(yàn),通過匯總、總結(jié)、研究、改進(jìn),推出了四種投資在千元級、簡易可靠的自動送料方法,在部分工廠得到了應(yīng)用并得到了廣泛好評。其中三種為拉料法長料自動送料,一種為短料自動送料。這四種方法可適用于任何配備自動夾緊機(jī)構(gòu)的數(shù)控車床,氣動夾緊、液壓夾緊、電動夾緊均可,而且適合在數(shù)控車床上進(jìn)行改造,改造周期短,基本不影響工廠原有的生產(chǎn)條件。如果目標(biāo)數(shù)控車床不帶自動夾緊機(jī)構(gòu),需要同時(shí)改造夾緊系統(tǒng),這種情況下投資就過萬了。

        假設(shè)我們現(xiàn)在擁有一臺帶液壓卡盤的排刀式數(shù)控車床,液壓卡盤和液壓油缸為中空,可穿過主軸的最大棒料直徑為45毫米。現(xiàn)以這臺數(shù)控車床作為參照物,來描述四種自動送料方法的原理和優(yōu)缺點(diǎn)。

        ①拉鉤式拉料器實(shí)現(xiàn)長料自動送料

        首先需要自制一套毛坯長棒料支撐裝置,針對的毛坯長棒料長度不超過2.5米。方法是:測量毛坯棒料直徑和車床主軸拉管內(nèi)徑,車削5-10只尼龍?zhí)?,尼龍?zhí)椎耐鈴叫∮谥鬏S拉管內(nèi)徑、內(nèi)徑略大于棒料外徑,將尼龍?zhí)追胖糜谲嚧仓鬏S拉管內(nèi),目的是為了防止長棒料在主軸內(nèi)甩動;用角鋼焊接一個(gè)三腳架,三腳架上安裝一個(gè)軸承座,調(diào)整軸承座的中心高和車床的主軸孔中心高一致,車削一只尼龍?zhí)?,尼龍?zhí)椎耐鈴降扔谳S承座的內(nèi)孔尺寸、內(nèi)徑略大約棒料尺寸,把尼龍?zhí)阻偳度胼S承座,目的是為了防止長棒料在機(jī)床主軸外的部分甩動。

        然后制作一個(gè)拉料鉤,拉料鉤的寬度不大于2毫米,將拉料鉤安裝在排刀座上。

        自動送料實(shí)現(xiàn)方法:先將毛坯棒料穿過軸承座,穿過主軸拉管通孔,露出待加工的部分;對刀,卡盤夾緊,車削第一個(gè)工件,切斷已經(jīng)完成加工的工件,然后用切槽刀在毛坯待加工表面割一個(gè)小于2.5毫米的淺槽,車床主軸停止;拉料鉤Z向進(jìn)給到淺槽處,X向進(jìn)給至槽底,卡盤松開;拉料鉤將棒料拉到待加工位置,卡盤夾緊,主軸轉(zhuǎn)動,繼續(xù)加工。周而復(fù)始,直至棒料用完,重新?lián)Q棒料加工。

        這種拉料方法的優(yōu)點(diǎn)是沒有技術(shù)門檻,投資非常的少,改造周期非常短,對棒料的重量不敏感,缺點(diǎn)是如果切削屑卡入淺槽,拉出棒料的長度可能不會很準(zhǔn)確。

        ②彈簧式兩爪拉料器實(shí)現(xiàn)長料自動送料

        首先自制一套①中的毛坯長棒料支撐裝置。然后自制一只彈簧式兩爪拉料器,也可直接購買尺寸適合的商品化機(jī)械兩爪,安裝在排刀座上,測量棒料直徑,把拉料器兩爪的間距調(diào)整為小于棒料直徑0.5-0.8毫米。

        自動送料實(shí)現(xiàn)方法:先將毛坯棒料穿過軸承座,穿過主軸拉管通孔,露出待加工的部分;對刀,夾緊卡盤,車削第一個(gè)工件,切斷已經(jīng)完成加工的工件,主軸停止;然后將彈簧式兩爪拉料器Z向進(jìn)給推到棒料上,利用彈簧壓力夾住棒料,卡盤松開;彈簧式兩爪拉料器將棒料拉到待加工位置,卡盤夾緊,主軸轉(zhuǎn)動,繼續(xù)加工。周而復(fù)始,直至棒料用完,重新?lián)Q棒料加工。

        這種拉料方法的優(yōu)點(diǎn)是沒有技術(shù)要求,投資較少,改造周期非常短,缺點(diǎn)是如果棒料重量過大,彈簧力的夾緊力不夠,會出現(xiàn)拉不動的現(xiàn)象。

        ③三爪手指氣缸實(shí)現(xiàn)長料自動送料

        首先自制一套①中的毛坯長棒料支撐裝置。購買一只小直徑的三爪/兩爪手指氣缸,接上氣管,用數(shù)控系統(tǒng)的I/O輸出來控制氣缸,同時(shí)設(shè)定M代碼定義。將三爪手指氣缸安裝在排刀座上。

        自動送料實(shí)現(xiàn)方法:先將毛坯棒料穿過軸承座,穿過主軸拉管通孔,露出待加工的部分;對刀,夾緊卡盤,車削工件,切斷已經(jīng)完成加工的工件,主軸停止;三爪手指氣缸夾住棒料,卡盤松開;彈簧式兩爪拉料器將棒料拉到待加工位置,卡盤夾緊,主軸旋轉(zhuǎn),繼續(xù)加工。周而復(fù)始,直至棒料用完,重新?lián)Q棒料加工。

        這種拉料方法的優(yōu)點(diǎn)是投入少,改造周期短,夾緊力較大,拉出棒料的長度比較精準(zhǔn),缺點(diǎn)是需要用戶對數(shù)控系統(tǒng)和電氣有相當(dāng)?shù)牧私?,并具備一定的電氣調(diào)試能力。

        ④普通氣缸結(jié)合三爪手指氣缸實(shí)現(xiàn)短料自動送料

        首先購買一只小直徑的三爪手指氣缸,接上氣管,用數(shù)控系統(tǒng)的I/O輸出來控制氣缸,同時(shí)設(shè)定M代碼定義,將三爪手指氣缸安裝在排刀座上;然后在車床主軸一側(cè)的鈑金上開一個(gè)孔,孔的高度和三爪手指氣缸的中心高一致,孔上安裝一根直滑道,滑道末端安裝一個(gè)普通小直徑氣缸,同時(shí)安裝一根斜滑道到車床外部,和一個(gè)振動盤的軌道對接,用數(shù)控系統(tǒng)的I/O輸出來控制該氣缸,同時(shí)設(shè)定M代碼定義。

        自動送料實(shí)現(xiàn)方法:通過振動盤將短坯料排序到斜滑道,通過重力滑到直滑道處;三爪手指氣缸移動到直滑道的出口處,普通氣缸將工件推入三爪手指氣缸,三爪手指氣缸夾緊工件;車床卡盤松開,三爪手指氣缸將工件遞入卡盤,卡盤夾緊,主軸旋轉(zhuǎn),開始加工,周而復(fù)始。

        這種拉料方法的優(yōu)點(diǎn)是投入不大,效率高于關(guān)節(jié)式和桁架式機(jī)械手,配上①中的毛坯長棒料支撐裝置即可兼容長料自動送料,缺點(diǎn)是需要對數(shù)控系統(tǒng)和電氣有相當(dāng)?shù)牧私?,并具備設(shè)備的調(diào)試改造能力,改造周期相對較長,有些數(shù)控車床上不一定有改造的空間,比較適合在機(jī)床廠家推廣此技術(shù)。

        通過合適的方法和部分自制件來實(shí)施數(shù)控車床自動化,可以有效降低投資成本,減少維護(hù)難度和使用費(fèi)用,何樂不為?


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