鑄件后處理磨削工藝裝備的應(yīng)用現(xiàn)狀

李玉青，吳殿杰

（1.長春職業(yè)技術(shù)學院工程分院，吉林長春 120021；2.機械工業(yè)第九設(shè)計研究院有限公司，吉林長春 130011）

一般來講，鑄造工序中的鑄件毛坯后處理，是指經(jīng)落砂去除澆注附件后的表面處理工序，如去除飛邊毛刺、澆冒口殘余等工作。目前，國內(nèi)常用后處理工序為磨削工藝（稱為粗加工工序），經(jīng)過后處理的鑄件，可以減少精加工余量，在后續(xù)機械加工時易定位、裝夾，可以避免刀具損壞或磨損以及減少機加工余量。目前，（根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)及鑄件復(fù)雜程度，）國內(nèi)鑄造行業(yè)鑄件后處理磨削方式從固定或移動的砂輪機、手持電動砂輪磨削機和用于汽車發(fā)動機缸體、缸蓋的固定或往復(fù)式機械磨削清理機；發(fā)展到應(yīng)用比較先進的全自動磨削機）磨削機器人及磨削中心。表1是國內(nèi)常采用的幾種鑄件后處理清理磨削工藝應(yīng)用概況表。

1 國內(nèi)鑄件毛刺清理磨削工藝裝備發(fā)展特點

國內(nèi)，近幾年鑄件毛刺飛邊清理去除從單工位間歇式砂輪機到多工位連續(xù)磨削生產(chǎn)線，其生產(chǎn)率低的問題，一直是困擾鑄造廠家多年的瓶頸口。在上世紀末，上海通用東岳動力（原一汽大宇鑄鐵廠）發(fā)動機有限公司鑄造廠在發(fā)動機曲軸毛坯采用了生產(chǎn)率高的液壓切邊機對曲軸毛刺進行去除清理。具體布置見圖1.由于曲軸毛刺分布不均勻、硬度及尺寸精度偏差造成模具刀口和模具經(jīng)常損壞，不僅影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn)而且影響供貨周期。沖（液）機去除鑄件披縫和毛刺方法有一定限制性，對待曲軸凸輪軸等軸類鑄件都是如此，在發(fā)動機缸體等箱體鑄件推廣性能更顯牽強。通過調(diào)研，上海通用東岳動力采用液壓機去除毛刺在運行一段時間后，決定改為柔性的CNC磨削系統(tǒng)。用兩套龍門上下料輸送機械手及兩臺K—41CNC自動磨削機解決了生產(chǎn)率低的問題。布置示意圖見圖2.液壓切邊和磨削中心兩種方案比較見表2.

目前，國內(nèi)絕大部分鑄件毛刺去除工序采用磨削清理機。尤其是汽車發(fā)動機零部件如缸體、缸蓋、曲軸等鑄件毛刺清理去除工序，采用CNC自動磨削中心及機器人柔性磨削已經(jīng)呈普遍趨勢。尤其采用機器人自動磨削單元可以大大減少操作人員勞動強度，降低生產(chǎn)成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量一致性，提高成品率與生產(chǎn)效率，減少材料消耗，有利于實現(xiàn)清潔生產(chǎn)等優(yōu)勢，受到企業(yè)界的青睞。

表1 國內(nèi)鑄件后處理清理磨削工藝應(yīng)用概況表

圖1 曲軸鑄件毛刺沖壓清理去除工藝

圖2 曲軸鑄件毛刺磨削清理去除工藝

表2 曲軸毛刺清理采用液壓切邊機和磨削中心兩種方案比較

在蘇州某曲軸毛刺去除工序采用兩臺龍門輸送機械手從傳送裝置上抓取曲軸送到兩臺CNC磨削主機，在磨削后可將曲軸自動放到發(fā)貨箱里；磨削中心采用雙磨輪，即兩臺主機4工位，相當4臺設(shè)備。同時加工4根曲軸需要80 s，效率非常高，自動化程度高，占地面積小，全套設(shè)備封閉并采用除塵過濾系統(tǒng)。曲軸磨削清理生產(chǎn)率可達到180根/h.全年工作時間6 000 h，生產(chǎn)綱領(lǐng)可達100萬根以上。圖3為該自動磨削生產(chǎn)線平面布置圖。

2 機器人磨削裝備應(yīng)用趨勢

鑄件磨削清理工藝技術(shù)及裝備，作為目前主流工藝隨國內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展而不斷改造升級。目前國內(nèi)鑄件毛坯后處理磨削設(shè)備廠家不斷自主研發(fā)鑄件磨削機器人并以投入使用。機器人打磨單元具有諸多優(yōu)點：模塊化設(shè)置具有良好的柔性化和可擴展性，即可以作為單元化獨立打磨系統(tǒng)，又可以配置到自動化流水線上，采用準時化（Just in time）可以節(jié)約人力、時間、場地和成本，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。機器人可以靈活快速響應(yīng)多品種鑄件切換。

國外廠商如意大利MAUS公司、德國格林策巴赫機械以及韓國大邱侊桐鑄件后處理自動化與國內(nèi)公司合作開發(fā)研制的柔性化和智能化工具為主的機器人自動化打磨單元和生產(chǎn)線，包括機器人主機、柔性砂帶磨、柔性動力頭、大功率動力頭、切澆冒口與預(yù)處理、快換工具臺等設(shè)備，將去除澆冒口、清理飛邊和定位面粗加工集約化布置在一條流水線上，實現(xiàn)了自動化作業(yè)。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)化、節(jié)能環(huán)保和清潔化、智能化、高效化、柔性化的高精尖鑄件后處理磨削機器人，將帶動鑄件后處理工藝及裝備創(chuàng)新理念的提升并實現(xiàn)鑄件后處理的綠色生產(chǎn)。

圖3 生產(chǎn)率180型/h曲軸毛刺清理自動磨削生產(chǎn)線

［1］周澤平.我國鑄件后期處理現(xiàn)狀及發(fā)展方向［G］//重慶鑄造年會論文集，2010：84-285.

［2］王德志發(fā)動機缸體鑄件的精整工藝與裝備［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2011（5）：5-8.