談鑄鋼件清理打磨自動化技術應用
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摘要：在鑄造工藝中，對鑄件清理的過程中，需要將鑄件飛邊毛刺等去除，這也是鑄造生產過程中，不可或缺的一道工序。但是由于打磨工序人力資源投入大，存在著機械化與自動化程度不高的現象。這就導致實際工作中存在著效率低下的現象，甚至造成嚴重的環境污染。為了更好的解決鑄造存在的問題，本文基于自動打磨自動化技術進行研究，針對現有的鑄造技術加以優化，提升鑄鋼件的清理技術，通過采用設備改善作業情況，提升企業的生產效率。
引言
我國作為鑄造大國，鑄造業發展水平不斷提升。但是對于鑄件清理問題，一直是影響鑄造業發展的一大難題。清理過程由于自動化程度較低，難以實現極高的工作效率，造成人工強度過大。借鑒國外加工經驗研發清理設備，在不斷研發的基礎上獲得較好的生產效果。減輕勞動者的作業強度，同時改善作業環境。但是由于設備價格昂貴，難以實現大規模投入。基于此，針對鑄件清理問題研制有效的解決方案，研究自動化清理打磨技術，保障無污染的同時，填補行業空白。
1原始處理方法及危害
鑄造業在對鑄件進行處理的時候，大多數還是采用傳統的方式為主。傳統方式下的錘擊與研磨，存在效率較差現象，成品質量難以保障，人力強度大等多種問題。對生產線發揮也造成影響，如何提升清理效率，成為鑄造領域炙手可熱的話題。
2鑄件清理自動化進程難題與解決措施
2.1設備昂貴成本過高
經調查可以發現打磨領域始終難以發展的原因在于，核心技術多掌握在國外設備商的手中，對國內銷售，外國銷售商始終抱有壟斷的意愿，使得國內需要花費大量的成本購買設備，造成成本過高的現象。針對此現象，國內需要針對基礎問題開始研發設備。在不斷研發中，現階段，已經掌握的技術，在生產中顯著提升了制造成本，有助于后期鑄件清理自動化進程發展。
2.2單機設備難以系統解決問題
對于當前市場來看，進口的設備在功能上都是單機設備，難以充分發揮能力，具有一定局限性。針對該問題，需要廠家針對產品的實際情況，對設備進行完善的規劃，確定好設備構建等，合理利用資源，保障設備的有效運行。
2.3市場應用的考察
市場應用現狀對國內發展帶來的制約，導致生產商生產理念與實際脫節，難以為鑄造行業提供有效的生產設備，即便生產出來設備，也難以發揮作用，對生產造成影響。
3關于設備的解決理念
根據當前國內鑄造業發展的實際情況，結合生產技術提出有效的設備方案。國外采用的產品功能單一，為單機模式。需要廠家適應的同時，還要承受設備帶來的生產局限性。對此采用全序列理念，根據鑄造廠的生產情況，為其量身定做最佳的搭配，保障采用最小的投資，實現產品兼容。
3.1多軸向數控磨削機床
設備采用機床的形式進行加工，具有穩定性。同時，為各軸向設置數控系統，加強對設備的控制力度，實現高精度加工操作，安全性能較高[1]。并且數控多軸磨削機床可以作為通用設備，實現對不同類型的鑄件進行處理，保證了設備應用后的互換性操作。額外配置的除塵裝置避免污染，設備先進的磨削方式，不會損害工件，保障工件的完整。
3.2機器人打磨單元
針對打磨工藝較為復雜的工件來說，更建議采用機器人進行打磨。機器人打磨采用機械臂與程序配合，完成高轉速操作。為了保證其運行的靈活性，采用4-6節關節，實現最佳的工作狀態。另外，為了進一步加強打磨技術，節約人力，還嘗試過機械臂抓取鑄件進行磨削，但是在應用過程中存在較大的局限性。機械臂自身有剛性難以對體積較大的工件抓取，但是可以對小工件進行抓取，實際的工作效率并沒有數控機床的效率高，還需要耗費較高的造價成本。除非在特殊需求下，一般不建議采用該種打磨方式。
3.3非標打磨設備
在使用設備解決作業環境與生產質量等問題后，設備的加工效率成為眾人關心的焦點。作為通用性較強的打磨設備，難以保證對任何鑄件都保持良好的打磨效果。但是非標打磨設備，是基于這一點的基礎下開發成功的。并且根據實際需求，量身定做適合生產線生產的設備，針對特定行業，保障設備實現最大兼容。
3.3.1沖壓剪緣設備沖壓剪緣設備機床，是采用液壓裝置以及打磨工具制成，利用液壓產生的壓力將打磨工作推動，實現對鑄件的打磨操作。該設備具有較高的工作效率，并且不易污染。最大特點是工作強度低，經其加工的產品具有較高的生產質量。但是也存在一定的局限性，在打磨處理的過程中，難以處理灰鐵類鑄件；并且對于鑄件存在不同強度的薄厚特征，也不適用剪緣設備。會導致鑄件出現損傷，因此，需要為其配置專門的探傷機構。
3.3.2四面消磨設備針對缸體等鑄件進行規則的打磨處理，應采用四面消磨設備對其進行處理。利用該設備將規則平面做出有效處理，減輕后續清理的工作壓力。但是該設備存在較大的弊端，但是適用于規則鑄件與面的打磨處理工作，對于不規則的鑄件處理存在困難；并且該設備無法獨立完成鑄件所有面的打磨處理。在具體使用的過程中，需要后續配合其他設備進行協同操作，能夠溝通完成處理工作，貫徹全序列化理念，實現鑄件打磨清理自動化運行。
3.3.3圓盤類磨削設備根據生產線上的實際需求，針對圓盤類鑄件類型多樣等特點，采取如下解決方案。①復雜圓盤磨削設備。對于該設備的設計，采用五軸雙主軸為主要設備，更加適用于圓盤類設備打磨。當前對該設備的應用，存在于離合器壓盤鑄造工作中，同時可以兼容其他類型的鑄件產品。②常規圓盤打磨生產線。針對常規生產線打磨的圓盤類鑄件，例如飛輪等鑄件產品，建議開啟生產線的模式進行制造，可以帶來更高的性價比以及工作效率。1）銑削型生產線。利用數控銑削床原理，對圓盤類型的鑄件進行邊緣打磨處理工作。磨頭的位置采用銑刀技術，對運行軸上進行電機驅動，有助于實現銑刀的精準定位。同時可以選配剪斷機構，保障對鑄件處理后再行清理，提升工作效率。2）通過式圓盤磨削生產線。利用工作流水線，在一臺設備上完成磨削工作后。在工序間采用機械臂實行倒序操作，實現最佳的生產節拍。3）單機小功率圓盤磨削設備。利用伺服軸配合，對圓盤的外部進行磨削。主軸則采用小功率，跟隨伺服主軸帶動砂輪對其進行打磨處理，這樣可以有效降低使用功率，實現高效率的生產操作[2]。
3.3.4快速成型設備對于一些數量較大、形態復雜的鑄件。采用常規的設備進行加工，難以保證實際的生產效率。對此，建議采用快速成型設備。成型設備具有加工效率迅速的特點，存在的缺陷是延展性能略微較差，難以針對性的開展磨削工作，只能針對某特定領域開展操作，才能保障設備的兼容性。①凸輪軸磨削設備。針對壓縮機類的凸輪軸類型的鑄件來說，此類鑄件特點就是批量大，對其處理相當耗費時間。凸輪軸磨削設備，采用仿形砂輪，可以同時對四組鑄件同時進行操作，單次加工時長不超出10s，結合流程架實現有效的連接式操作，僅需要采取2.5s節拍。②汽車剎車鉗成型設備。該設備同樣采用仿形砂輪，對鑄件的內口位置進行磨削，刻印保證一次成型。有效提升生產效率，將其與沖壓設備有機結合，可以對生產節拍進一步優化。
3.4常規打磨設備與耗材
常規砂輪機對于鑄造領域來說，是鑄造廠處理鑄件不可或缺的設備。其具有的靈活性難有設備可以比擬。但是在打磨的同時，也存在無法解決的弊端，例如噪音和污染等。因此，在使用常規打磨設備處理鑄件時，建議采用金剛石作為砂輪片，金剛石作為材料的優勢可以減少消耗，具有無粉塵等優勢。并且在實際運行的過程中，其運行成本也低于常規砂輪，更有助于生產。
3.5自動化物流生產線與輔助設備
基于全序列解決理念下，自動化物流生產線是鑄件打磨過程中必不可缺的。根據實際生產廠的需求，結合生產產品以及生產線等情況，利用好物流生產線對設備進行有序排列組合，在保證實現最佳生產效率的同時，達到最完美的工作節拍，有效節約人力成本[3]。
4自動化鑄件清理生產線的實際應用
現有某鑄件廠生產線，擁有數控多軸磨削機床、機械臂、自動傳送線等設備。根據現有的設備，對其生產線流程進行規劃，首先將數控多軸磨削設備作為主設備，后續搭配其他設備共同作業；毛坯件由人工操作從A點傳輸至指定地點進行處理，并將送往的毛坯件懸掛于空懸鏈上，在配置額外的操作人員負責對其進行加工處理；加工完成的成品通過機械臂取走，傳送至傳送線；經過最后的加工工序后，再次由機械臂將成品取走，放置于暫置臺上；作業人員將其取下放入設備加工，最后將打磨好的成品交還給機械臂傳輸回去；此時傳輸區域逐漸積累成品，等待成品積累到一定數量，發出警報提醒。采用這樣的生產流水線，可以保障用戶最小投入，實現最大化收益；同時合理對生產流程進行規劃，避免人力資源的浪費；結合全序列生產理念，完美解決客戶的實際需求，具有較高的性價比，有效應對不同的逐漸類型，提升生產效率。
5結論
綜上所述，針對現階段存在的鑄件打磨技術，以及行業發展現狀。立足與實際問題，針對性的采取有效措施，憑借數控磨削急機床、打磨設備等，將其應用于實際鑄件清理打磨環節中，有效的改善生產作業環境，提升了工廠的生產效率。為行業發展積累技術經驗，改善一線打磨的質量，避免對工件做出損害，免除探傷環節。采用最佳的投資方式，為廣大鑄造企業提供良好的服務效能，推動鑄造行業更好的發展。
參考文獻：
[1]高狄，王擎天，舒贊輝.發動機缸體智能清理打磨生產線的設計及應用[J].鑄造工程，2021，45（01）：26-29.
[2]陳劍虹，聶俊毅，曾慶杰，李偉豪.基于機器人的壓鑄件表面打磨工作站的開發[J].特種鑄造及有色合金，2020，40（10）：1107-1109.
[3]陳一鳴.鑄件清理機器人打磨軌跡規劃研究[D].吉林大學，2019.
作者：周穎 李洋 張凱 單位：山東能源重裝集團乾泰精密機械有限公司