數(shù)控鋼筋加工設(shè)備在大型高鐵站房的應用

國慶闖，馬賓

（1. 中鐵建設(shè)集團有限公司 基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部，北京 100040；2. 中鐵物總國際招標有限公司，北京 100020）

0 引言

隨著電子技術(shù)水平提升，數(shù)控設(shè)備應用領(lǐng)域在不斷擴大，在機械加工領(lǐng)域，數(shù)控設(shè)備的應用也日臻完善。數(shù)控設(shè)備對機械加工各環(huán)節(jié)的把控，顯示出特有的優(yōu)勢［1-3］。數(shù)控技術(shù)主要采用計算機控制，預先編程后利用控制程序?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的控制功能，增強了機械加工的靈活性并且提高了設(shè)備的工作效率［4-6］。

鋼筋加工是一種勞動密集型作業(yè)工序，在我國工程建設(shè)施工中多數(shù)仍然采用人工加工和半機械化加工為主的加工方式。此方式具有生產(chǎn)效率低、勞動強度大、勞務成本高，加工質(zhì)量和施工進度難以控制、材料和能源浪費高、安全隱患多、噪聲大等缺點［7-8］，存在鋼筋銹蝕、剪斷尺寸不準、鋼筋端頭不平、直螺紋絲頭打磨不到位、矩形箍筋成型后拐角不成90°、兩對角線長度不相等、鋼筋長度和彎曲角度不符合圖紙要求等缺陷，在一定程度上影響了工程質(zhì)量。隨著勞動力價格的上漲，施工成本也不斷攀高。在建筑行業(yè)不斷發(fā)展過程中，傳統(tǒng)的人工加工方法無法滿足建筑行業(yè)快速發(fā)展的需要。因此，有效運用數(shù)控加工設(shè)備進行鋼筋集中加工具有重要意義，推進鋼筋數(shù)控加工設(shè)備應用可有效降低施工成本、提高施工質(zhì)量、提高企業(yè)的市場競爭力［9-10］。

1 工程概況

北京朝陽站位于北京市東北部四五環(huán)之間，新建站房中心里程為JK12+914.600。站房建筑面積18.3 萬m2，雨棚面積6.2 萬m2，所用鋼筋型號為HPB300 及HRB400E，鋼筋使用總量約為9.5 萬t，日均鋼筋消耗量為450 t，鋼筋加工壓力巨大。結(jié)合北京朝陽站場地狹窄、工期緊張等特點，選用鋼筋集中加工的方式，把數(shù)控鋼筋加工設(shè)備應用到鋼筋集中加工生產(chǎn)中顯得尤為重要。

2 可行性分析

（1）減少廢棄鋼筋數(shù)量。鋼筋加工之前，建設(shè)1個較大加工廠對鋼筋進行集中加工，根據(jù)鋼筋放樣材料單，合理調(diào)配各項資源，滿足各隊伍鋼筋需求的同時又能提高生產(chǎn)效率。在鋼筋集中加工廠，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的短鋼筋會被收集起來，一些需要短鋼筋的部位，如梯子筋、馬凳筋等措施筋加工時再加以利用，這樣可減少廢棄料數(shù)量，有效節(jié)省原材料。

（2）鋼筋加工質(zhì)量優(yōu)良。在傳統(tǒng)鋼筋加工方式中，工程施工地點相對分散，施工單位對鋼筋質(zhì)量的控制與管理難度較大，施工現(xiàn)場加工設(shè)備使用程度也較低，存在較大的人為影響因素，整個生產(chǎn)過程對鋼筋加工人員的經(jīng)驗及熟練程度依賴性大，導致鋼筋加工質(zhì)量存在不合規(guī)范、標準的問題。使用數(shù)控鋼筋加工設(shè)備進行集中加工方式，鋼筋加工機械化程度高，人工依賴程度降低，在此基礎(chǔ)上可有效保障鋼筋的加工質(zhì)量。數(shù)控鋼筋加工設(shè)備加工完成的成品鋼筋見圖1。

圖1 數(shù)控鋼筋加工設(shè)備加工完成的成品鋼筋

（3）縮短加工工期。采用數(shù)控鋼筋加工設(shè)備進行集中加工的方式，能有效進行資源調(diào)配，更合理利用各種加工設(shè)備，使各種型號的鋼筋同時進行加工，可提高鋼筋加工的集中程度、提高管理效率，從而實現(xiàn)縮短加工工期。

不僅如此，數(shù)控鋼筋集中加工廠使用機械化作業(yè)，可實現(xiàn)流程化、大批量加工，半成品經(jīng)過全自動數(shù)控鋼筋調(diào)直設(shè)備加工，在幾分鐘之內(nèi)能夠全部切割完成，可減少加工時間，進而有效縮短工期。采用數(shù)控鋼筋集中加工配送模式能夠完善成本、質(zhì)量、制度及考核體系建設(shè)，科學梳理管理鏈條的各個環(huán)節(jié)，提升集約化管理效率［4］。

3 設(shè)備應用

3.1 16型調(diào)直切斷彎曲一體機

16 型調(diào)直切斷彎曲一體機主要用于直徑小于C18的箍筋加工，可加工常規(guī)形狀的箍筋，還可加工多邊形箍筋，如清水混凝土柱箍筋及勁性鋼骨柱箍筋，均為八角箍筋。根據(jù)箍筋直徑大小，設(shè)備單次可彎曲最大鋼筋數(shù)量為1～10根。機器每30 s完成1次鋼筋定尺剪切、彎弧、彎鉤工作，箍筋1次成型，每臺單日生產(chǎn)能力為15 t，操作人員僅需2人。設(shè)備單人工效為7.5 t/d，是傳統(tǒng)加工設(shè)備的3.75 倍。16 型調(diào)直切斷彎曲一體機及操作界面見圖2、圖3。

圖2 16型調(diào)直切斷彎曲一體機

圖3 16型調(diào)直切斷彎曲一體機操作界面

3.2 50-4型數(shù)控彎曲中心

50-4 型數(shù)控彎曲中心（見圖4）與300 型數(shù)控剪切生產(chǎn)線（見圖5）連線，主要用于加工大直徑鋼筋彎頭，剪切生產(chǎn)線根據(jù)鋼筋直徑可剪切4～25 根（C36～C12）鋼筋原材料，平均30 s 完成1 次剪切工作，整條生產(chǎn)線只需1 人操作、1 人輔助，單日生產(chǎn)能力可達到60 t。設(shè)備單人工效為30 t/d，是傳統(tǒng)加工設(shè)備的15.00倍。

圖4 50-4型數(shù)控彎曲中心

圖5 300型數(shù)控剪切生產(chǎn)線

3.3 12型數(shù)控彎箍機

12型數(shù)控彎箍機可加工圓形、多邊形箍筋及拉鉤，可實現(xiàn)雙線雙向彎曲，在工程中主要用于拉鉤加工。可加工的鋼筋最大直徑為C12，設(shè)備可預先輸入400 種圖形，加工時調(diào)取即用，自動化程度高。平均5 s 完成1次彎曲，只需1人操作，單日生產(chǎn)能力可達6 t。設(shè)備單人工效為6 t/d，是傳統(tǒng)加工設(shè)備的3.00 倍。12 型數(shù)控彎箍機及操作界面見圖6、圖7。

圖6 12型數(shù)控彎箍機

圖7 12型數(shù)控彎箍機操作界面

3.4 數(shù)控鋼筋套絲打磨生產(chǎn)線

數(shù)控鋼筋套絲打磨生產(chǎn)線由40-5 型數(shù)控鋼筋套絲生產(chǎn)線（見圖8）與600 型數(shù)控鋼筋鋸切生產(chǎn)線（見圖9）共同組成。

圖8 40-5型數(shù)控鋼筋套絲生產(chǎn)線

圖9 600型數(shù)控鋼筋鋸切生產(chǎn)線

600型數(shù)控鋼筋鋸切生產(chǎn)線采用雙金屬帶鋸條對鋼筋原材料進行切割，雙金屬帶鋸條是將2種不同特征的鋼材通過電子束焊接、機加工和熱處理等一系列工藝加工而成的高新技術(shù)產(chǎn)品，主要用來切割鋼材、銅、鋁等金屬。因雙金屬帶鋸條具有柔韌性好、抗疲勞性強、能承受巨大張力、齒部硬度高等諸多優(yōu)點，使其無論在節(jié)能環(huán)保、切割效率或者是加工精度等方面較傳統(tǒng)圓盤鋸和弓形鋸均存在明顯優(yōu)勢。

40-5 型數(shù)控鋼筋套絲生產(chǎn)線使用M42 雙金屬帶鋸條。這種鋸條應用廣泛，適用于所有類型的金屬連續(xù)切割，并且可以與任何類型的帶鋸床配套使用。M42雙金屬帶鋸條的材料特征是雙金屬結(jié)構(gòu)：RM80 背材，抗疲勞強度高；M42 齒材，8%鉆含量，齒部硬度為Rc67-69。M42 雙金屬帶鋸條的主要優(yōu)點是：（1）高耐磨性與高紅硬性；（2）鋸齒不易斷裂；（3）使用壽命長。

單次鋸切數(shù)量根據(jù)鋼筋直徑規(guī)格可鋸切12～37根鋼筋原材料，單次鋸切時間約60 s。鋸切生產(chǎn)線可將鋼筋原材料端部不規(guī)則的部分切割平整，鋼筋經(jīng)過自動鋸切、自動排齊、自動定尺后直接進入套絲系統(tǒng)，40-5型數(shù)控鋼筋套絲生產(chǎn)線同時連接打磨設(shè)備，可自動將完成套絲的鋼筋端部打磨平整。平均60 s 完成1 次套絲、打磨工作流程，單日產(chǎn)量可達到30 t。設(shè)備單人工效為30 t/d，是傳統(tǒng)加工設(shè)備的10.00倍。

4 設(shè)備維護

4.1 16型調(diào)直切斷彎曲一體機

16 型調(diào)直切斷彎曲一體機每次工作時，首先檢查設(shè)備的螺栓是否松動、電器是否完好、及時排除漏電漏氣的部位。每次工作完畢，需清除設(shè)備殘留的氧化皮及鐵屑，否則影響設(shè)備下次正常運作。每班前檢查電機座、調(diào)直框帶輪、送料輪等。每月對固定螺絲、軸承、調(diào)直輪支架總成進行1次清洗。潤滑系統(tǒng)每半月注1次油。

4.2 40-5型數(shù)控鋼筋套絲生產(chǎn)線與600型數(shù)控鋼筋鋸切生產(chǎn)線

40-5 型數(shù)控鋼筋套絲生產(chǎn)線設(shè)備空氣壓縮機每次下班后需放水、排氣；每班要檢查各部位連接的螺栓、皮帶、鏈條有無松動；每半日需更換滾絲輪，每日需更換1 根打磨帶。600 型數(shù)控鋼筋鋸切線設(shè)備空氣壓縮機每日下班后需放水、排氣并給軸承、鏈條涂抹黃油；每周查看空氣壓縮機的潤滑油和鋸切主機的液壓油，低于最低值時加注。每加工500 t 鋼筋需更換1 根雙金屬帶鋸條。

4.3 50-4型數(shù)控彎曲中心及300型數(shù)控剪切生產(chǎn)線

50-4 型數(shù)控彎曲中心每日工作前需檢查設(shè)備的螺栓是否松動、電器是否完好、排除漏電漏氣的部位。每次使用前，對各潤滑部位及齒輪部位加注適量潤滑油并清除機器上殘留的氧化皮及鐵屑。300型數(shù)控剪切生產(chǎn)線設(shè)備空氣壓縮機每日下班后需放水、排氣并給軸承、鏈條涂抹黃油；每周查看空氣壓縮機的潤滑油和鋸切主機的液壓油，低于最低值時加注。剪切刀片每周需更換1片。

5 功效對比

傳統(tǒng)鋼筋加工設(shè)備與數(shù)控鋼筋加工設(shè)備功效對比見表1。

6 產(chǎn)生效益

北京朝陽站鋼筋總用量為95 000 t，其中數(shù)控鋼筋加工設(shè)備承擔了47 000 t 的生產(chǎn)任務。使用數(shù)控鋼筋加工設(shè)備時，每噸加工費為203 元；使用傳統(tǒng)加工設(shè)備時，每噸加工費為243 元。數(shù)控鋼筋加工中心共購置10 臺數(shù)控鋼筋加工設(shè)備，總購置費為2 231 400 元，設(shè)備使用1年后總殘值為1 338 840元。

數(shù)控鋼筋加工設(shè)備加工費＝2 0 3×47 00 0＝9 541 000元。

數(shù)控鋼筋加工設(shè)備攤銷費=2 231 400-1 338 840＝892 560元。

表1 傳統(tǒng)鋼筋加工設(shè)備與數(shù)控鋼筋加工設(shè)備功效對比

數(shù)控鋼筋加工設(shè)備加工總成本＝數(shù)控鋼筋加工設(shè)備加工費+數(shù)控鋼筋加工設(shè)備攤銷費＝10 433 560元。

傳統(tǒng)鋼筋加工設(shè)備加工總成本=傳統(tǒng)鋼筋加工設(shè)備加工費＝243×47 000＝11 421 000元。

數(shù)控鋼筋加工設(shè)備經(jīng)濟效益＝傳統(tǒng)鋼筋加工設(shè)備加工總成本-數(shù)控鋼筋加工設(shè)備加工總成本＝987 440元。

7 結(jié)束語

通過北京朝陽站項目實例分析，在工程施工過程中建設(shè)數(shù)控鋼筋加工中心，利用數(shù)控鋼筋加工設(shè)備，可有效提升鋼筋加工效率、保證鋼筋加工質(zhì)量、降低施工成本、減少材料浪費、不斷提高企業(yè)的市場競爭力，有良好的社會經(jīng)濟效益，發(fā)展前景廣闊。