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企業動態

中小企業低成本自動化解決方案

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2019/5/30     瀏覽次數:    
  當下,勞動力價格急劇上漲,一線操作工人的敬業精神也無法和十年前相比,這意味著中國制造業的“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勞動中解脫出來,是當前制造業面臨的兩大難題。以現代化、自動化的裝備提升傳統產業,推動技術紅利替代人口紅利,成為中國制造產業優化升級和經濟持續增長的必然之選,以“機器換人”為核心的智能自動化制造已經逐步成為企業的選擇。
  自動化雖好,但是很多自動化方案造價昂貴,維護費用同樣高居不下。舉個例子,某汽車廠一條車身焊接自動化生產線,6臺焊接機械手,造價1400萬,工程集成實施費用150萬,每年的維護費用70萬。
  有沒有能讓中小企業也能買得起用得起的自動化解決方案呢?
  數控車床加工是制造業工廠非常常見的加工工序。今天,我們就來探討數控車床加工的低成本自動化。
  雖說數控車床已是自動化程度較高的現代化裝備,但操作崗位依然很難招工。究其原因,直接創造價值的工件切削運動,已完全由機床來完成,數控編程大多由工藝部門或者車間級技術部門來承擔,數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,在勞動力緊張的當下,已經很難吸引到滿懷夢想的年輕人的青睞,這也是數控車床操作工奇缺的根本原因。
  在數控車床上配裝自動送料和自動接料系統,是提高機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。部分工廠沒有實施自動化的理由是產品利潤微薄,無法支撐實施自動化的巨大投入,或者是工廠缺乏自動化的管理實施人才。數控車床自動化一定需要巨大的投入和管理費用嗎?不一定,具體情況具體分析,因地制宜、量體裁衣實施自動化,完全有可能做到低成本的自動化。
  數控車床的自動接料比較簡單,一個氣缸、一個料斗、一條傳輸帶就可以完成全部的動作,本文不做詳細介紹。而數控車床的自動送料很復雜,不同的毛坯材料形狀、材質、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,根據毛坯材料長短的區別,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。推料指的是推料設備位于數控車床外,用推力把長棒料從主軸通孔推入機床;拉料指的拉料裝置位于機床內,用拉力把長棒料從主軸通孔拉入機床。推料法有成熟的商品化設備,如可以放置多根棒料的儲料式長棒料自動送料機、放置單根棒料的單管油浴式長棒料送料機和重錘式長棒料送料機,經過制造廠商的商品化推廣,在工廠中的認知度比較高,應用也比較廣泛。
  拉料法投入很小,因商業化的價值不高,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,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節式機械手、桁架式機械手等商品化的自動送料設備。這些機械手投資較高,柔性較好,但對于大批量的單一產品,存在著運動行程過大導致效率較低、占地面積較大導致的空間浪費、安裝調試復雜、后期使用費用高等現象。很多工廠希望使用一種結構簡單、投資較小、針對性強、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。老金經過大量的工廠實踐、調研、試驗,通過匯總、總結、研究、改進,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構的數控車床,氣動夾緊、液壓夾緊、電動夾緊均可,而且適合在數控車床上進行改造,改造周期短,基本不影響工廠原有的生產條件。如果目標數控車床不帶自動夾緊機構,需要同時改造夾緊系統,這種情況下投資就過萬了。
  假設我們現在擁有一臺帶液壓卡盤的排刀式數控車床,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。現以這臺數控車床作為參照物,來描述四種自動送料方法的原理和優缺點。
  ①拉鉤式拉料器實現長料自動送料
  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徑,車削5-10只尼龍套,尼龍套的外徑小于主軸拉管內徑、內徑略大于棒料外徑,將尼龍套放置于車床主軸拉管內,目的是為了防止長棒料在主軸內甩動;用角鋼焊接一個三腳架,三腳架上安裝一個軸承座,調整軸承座的中心高和車床的主軸孔中心高一致,車削一只尼龍套,尼龍套的外徑等于軸承座的內孔尺寸、內徑略大約棒料尺寸,把尼龍套鑲嵌入軸承座,目的是為了防止長棒料在機床主軸外的部分甩動。
  然后制作一個拉料鉤,拉料鉤的寬度不大于2毫米,將拉料鉤安裝在排刀座上。
  自動送料實現方法: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,車削第一個工件,切斷已經完成加工的工件,然后用切槽刀在毛坯待加工表面割一個小于2.5毫米的淺槽,車床主軸停止;拉料鉤Z向進給到淺槽處,X向進給至槽底,卡盤松開;拉料鉤將棒料拉到待加工位置,卡盤夾緊,主軸轉動,繼續加工。周而復始,直至棒料用完,重新換棒料加工。
  這種拉料方法的優點是沒有技術門檻,投資非常的少,改造周期非常短,對棒料的重量不敏感,缺點是如果切削屑卡入淺槽,拉出棒料的長度可能不會很準確。
  ②彈簧式兩爪拉料器實現長料自動送料
  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整為小于棒料直徑0.5-0.8毫米。
  自動送料實現方法: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,車削第一個工件,切斷已經完成加工的工件,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,主軸轉動,繼續加工。周而復始,直至棒料用完,重新換棒料加工。
  這種拉料方法的優點是沒有技術要求,投資較少,改造周期非常短,缺點是如果棒料重量過大,彈簧力的夾緊力不夠,會出現拉不動的現象。
  ③三爪手指氣缸實現長料自動送料
  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,用數控系統的I/O輸出來控制氣缸,同時設定M代碼定義。將三爪手指氣缸安裝在排刀座上。
  自動送料實現方法: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,繼續加工。周而復始,直至棒料用完,重新換棒料加工。
  這種拉料方法的優點是投入少,改造周期短,夾緊力較大,拉出棒料的長度比較精準,缺點是需要用戶對數控系統和電氣有相當的了解,并具備一定的電氣調試能力。
  ④普通氣缸結合三爪手指氣缸實現短料自動送料
  首先購買一只小直徑的三爪手指氣缸,接上氣管,用數控系統的I/O輸出來控制氣缸,同時設定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的鈑金上開一個孔,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,滑道末端安裝一個普通小直徑氣缸,同時安裝一根斜滑道到車床外部,和一個振動盤的軌道對接,用數控系統的I/O輸出來控制該氣缸,同時設定M代碼定義。
  自動送料實現方法: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,開始加工,周而復始。
  這種拉料方法的優點是投入不大,效率高于關節式和桁架式機械手,配上①中的毛坯長棒料支撐裝置即可兼容長料自動送料,缺點是需要對數控系統和電氣有相當的了解,并具備設備的調試改造能力,改造周期相對較長,有些數控車床上不一定有改造的空間,比較適合在機床廠家推廣此技術。
  通過合適的方法和部分自制件來實施數控車床自動化,可以有效降低投資成本,減少維護難度和使用費用,何樂不為?
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