數(shù)控設(shè)備在鋼筋集中加工中的應(yīng)用

王聯(lián)啟

（中鐵十九局集團(tuán)有限公司國(guó)際建設(shè)分公司，北京 100000）

0 引言

根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)可知，數(shù)控設(shè)備在鋼筋集中加工中有著廣泛應(yīng)用價(jià)值，既能提高施工進(jìn)度，又能節(jié)省工程造價(jià)。一般在剪力墻結(jié)構(gòu)中使用的鋼筋數(shù)量造價(jià)最高可達(dá)到40%，這表明鋼筋材料在工程建設(shè)中占據(jù)重要地位。據(jù)此，若能在鋼筋集中加工中善于運(yùn)用數(shù)控設(shè)備，可有效節(jié)約加工成本，降低資源損耗。

1 數(shù)控設(shè)備在鋼筋集中加工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

數(shù)控設(shè)備與常規(guī)手工加工方式相比，能夠適當(dāng)減輕項(xiàng)目施工人員的工作壓力，借助數(shù)控設(shè)備完成鋼筋加工任務(wù)，從而有效控制施工進(jìn)度。由于鋼筋集中加工作業(yè)中對(duì)于鋼筋數(shù)量的要求較大，且加工質(zhì)量有所提升。因此，應(yīng)用數(shù)控設(shè)備可以滿(mǎn)足新時(shí)代鋼筋加工需求。數(shù)控設(shè)備是運(yùn)用數(shù)控技術(shù)完成加工任務(wù)，優(yōu)勢(shì)具體包括以下兩點(diǎn)。

（1）高效性。以往加工一段長(zhǎng)30 cm 的鋼筋材料需要至少2 d 時(shí)間，導(dǎo)致鋼筋生產(chǎn)效率與工程建設(shè)要求常出現(xiàn)矛盾，進(jìn)而延長(zhǎng)工程施工周期。在數(shù)控設(shè)備輔助下可直接繪制加工流程，從而在較短時(shí)間內(nèi)獲取已加工鋼筋。無(wú)論從人力成本還是資源用量上都具有突出價(jià)值。

（2）高精準(zhǔn)度。鋼筋作為剪刀墻結(jié)構(gòu)以及混凝土結(jié)構(gòu)中必不可少的材料，其規(guī)格、尺寸的準(zhǔn)確度直接影響施工進(jìn)度。傳統(tǒng)意義上的加工多依靠人力完成，目前采用數(shù)控技術(shù)可適當(dāng)削弱人力不良影響，最終提升其精準(zhǔn)度，保證鋼筋加工質(zhì)量。

2 傳統(tǒng)鋼筋加工方法的缺陷

（1）損耗大。在工程項(xiàng)目中，為了增加鋼筋匹配度，常消耗大量鋼筋材料進(jìn)行加工，產(chǎn)生的廢料加重建設(shè)單位成本負(fù)擔(dān)，致使工程在鋼筋加工環(huán)節(jié)出現(xiàn)損耗較大等問(wèn)題，影響經(jīng)濟(jì)效益。

（2）利用率低。鋼筋加工常需要運(yùn)用彎曲機(jī)、切斷機(jī)等設(shè)備。但實(shí)際在部分小工程中，因其加工量較低，加工設(shè)備常處于閑置狀態(tài)。

（3）投資高。目前，建筑行業(yè)日益發(fā)展，鋼筋工程投資額度有所增加。1 m2至少需要投資15 元人力成本。并且每個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)條件不同，造成投資額度不等，但整體上投資較高[1]。

（4）人才需求大。鋼筋加工專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)，在鋼筋加工場(chǎng)地分布較為廣泛的情況下，不但增加了安全控制難度，還導(dǎo)致加工人才需求量上升。因此，傳統(tǒng)鋼筋加工方法有待完善，在鋼筋集中加工階段應(yīng)引入先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備，依靠數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工，為鋼筋加工工作創(chuàng)造有利條件。

3 數(shù)控設(shè)備在鋼筋集中加工中的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用數(shù)控彎曲中心

數(shù)控彎曲中心的應(yīng)用能夠提高鋼筋集中加工效率，它主要是借助PLC 控制系統(tǒng)，以及多個(gè)加工機(jī)頭，對(duì)鋼筋進(jìn)行一體化加工，其中還設(shè)有自動(dòng)移動(dòng)裝置，可隨時(shí)根據(jù)加工進(jìn)度自動(dòng)化調(diào)整鋼筋材料，繼而減輕相關(guān)人員工作壓力。在實(shí)踐應(yīng)用初期，還需做好準(zhǔn)備事項(xiàng)，重點(diǎn)包括3 項(xiàng)準(zhǔn)備內(nèi)容。

（1）材料準(zhǔn)備。在數(shù)控設(shè)備實(shí)踐應(yīng)用中，需先行保證鋼筋材料質(zhì)量達(dá)標(biāo)，要求工作人員對(duì)其材料加以驗(yàn)證，在符合工程建設(shè)要求基礎(chǔ)上將合格的鋼筋材料放于置料架上，便于數(shù)控設(shè)備開(kāi)展深度加工操作。同時(shí)，還應(yīng)參照加工圖紙確定加工位置，保證鋼筋尺寸的規(guī)范性。使用的設(shè)備可以是數(shù)控電火花線(xiàn)切割機(jī)床，由此保證鋼筋加工作業(yè)順利進(jìn)行。

（2）技術(shù)準(zhǔn)備。數(shù)控加工技術(shù)人員需依據(jù)鋼筋加工清單將其按照一定順序予以標(biāo)記。如利用尺寸規(guī)格、彎曲位置等標(biāo)準(zhǔn)將其清楚記錄于表格中，便于全面了解鋼筋加工動(dòng)態(tài)與實(shí)際加工數(shù)量。同時(shí)，還可在準(zhǔn)備充足后開(kāi)啟數(shù)控設(shè)備。

（3）人力準(zhǔn)備。雖然數(shù)控設(shè)備實(shí)踐應(yīng)用中人力需求較小，但也應(yīng)由至少兩名人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)、操作，便于提升鋼筋加工效率。此外，應(yīng)用數(shù)控設(shè)備還需要工作人員及時(shí)下放鋼筋材料，避免設(shè)備出現(xiàn)“空轉(zhuǎn)現(xiàn)象”。待準(zhǔn)備齊全后，可正式進(jìn)入到鋼筋數(shù)控加工流程。

在準(zhǔn)備充分后，依靠數(shù)控彎曲中心，還可制作不同規(guī)格的鋼筋。該數(shù)控設(shè)備具有多個(gè)鋼筋加工樣式圖，可根據(jù)項(xiàng)目具體要求選擇對(duì)應(yīng)的加工圖形，然后啟動(dòng)鋼筋加工機(jī)頭，實(shí)現(xiàn)6 個(gè)鋼筋材料同步加工，促使加工后鋼筋的彎曲度等參數(shù)符合工程設(shè)計(jì)要求。

3.2 合理設(shè)置加工參數(shù)

在鋼筋集中加工中需要運(yùn)用數(shù)控加工中心，它主要以PLC系統(tǒng)為主，搭配材料自動(dòng)運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，最大程度上解放人力。為保證數(shù)控設(shè)備體現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，還應(yīng)合理設(shè)置加工參數(shù)，提升數(shù)控加工規(guī)范性。在數(shù)控設(shè)備輔助下制作鋼筋籠時(shí)，需先行運(yùn)用數(shù)控切斷機(jī)對(duì)其進(jìn)行切割取材，然后根據(jù)制作要求輸入型號(hào)、設(shè)計(jì)圖紙等信息。一般在數(shù)控設(shè)備的數(shù)據(jù)庫(kù)中至少有45 種鋼筋模具，若不存在符合條件，還可經(jīng)由自行編制的方式繪制設(shè)計(jì)圖。待確定好各項(xiàng)參數(shù)后開(kāi)啟設(shè)備，按照彎曲角度對(duì)鋼筋材料進(jìn)行自動(dòng)化加工。加工后，與設(shè)計(jì)圖紙相互比對(duì)，待完全重合后提交制成的鋼筋籠，促使鋼筋材料滿(mǎn)足工程建設(shè)需求。

在參數(shù)具體設(shè)置環(huán)節(jié)，操作人員需調(diào)試復(fù)核輸入?yún)?shù)，然后按照一一對(duì)應(yīng)的原則輸入放樣數(shù)據(jù)。開(kāi)啟氣泵，對(duì)數(shù)控設(shè)備實(shí)施預(yù)熱操作，以免鋼筋材料受低溫影響降低堅(jiān)韌度。一般在PLC 控制系統(tǒng)參與下可結(jié)合彎曲點(diǎn)繪制相關(guān)圖紙，注意妥善保存信息。由于參數(shù)設(shè)置的準(zhǔn)確性直接影響鋼筋集中加工結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此，操作人員需重視參數(shù)設(shè)置步驟。另外，還可在數(shù)控設(shè)備上安裝適合的齒輪模具，通常在鋼筋直徑＜18 mm、18～24 mm、＞24 mm三種不同的鋼筋材料加工條件下分別選擇快速齒輪、中速齒輪以及慢速齒輪，確保鋼筋數(shù)控加工結(jié)果具備良好的可靠性與精準(zhǔn)度。例如，在滾焊機(jī)加工中，可按照4 人/組的規(guī)模制作鋼筋籠，按照兩班倒模式，每天鋼筋加工成品量可達(dá)到10 個(gè)14 m長(zhǎng)度的鋼筋籠，且整體材料可節(jié)省1%，應(yīng)保證加工人員充足，打造高效加工環(huán)境[2]。

3.3 精準(zhǔn)設(shè)計(jì)調(diào)控模式

數(shù)控設(shè)備與傳統(tǒng)加工設(shè)備在技術(shù)水平上存在差異。作為依托數(shù)控技術(shù)開(kāi)展鋼筋集中加工工作的設(shè)備，為進(jìn)一步提升加工精準(zhǔn)度，需采取有效的調(diào)控方式，保證鋼筋加工階段涉及到的鋼筋直徑、彎曲度、加工長(zhǎng)度都與初期加工要求保持一致。在調(diào)控中，操作人員需以立體調(diào)控的視角從3 個(gè)方向?qū)ζ溥M(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。此外，還可結(jié)合加工要求確定具體的加工方法[3]。

以長(zhǎng)度680.2 m 的巴河特大橋工程為例，其設(shè)有19 個(gè)橋梁墩臺(tái)且橋面坡度為8%。在此工程中使用的鋼筋數(shù)量龐大且要求嚴(yán)格。為此，在數(shù)控設(shè)備使用中需將鋼筋加工允許范圍調(diào)整到10～33 mm，彎曲度應(yīng)在180°～-120°，確保經(jīng)過(guò)數(shù)控技術(shù)加工而成的鋼筋成品能夠?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)給予重要支撐力。鋼筋安裝時(shí)，應(yīng)為4 名操作人員分配明確的操作任務(wù)，即操控?cái)?shù)控設(shè)備開(kāi)關(guān)、管理加工流程、監(jiān)測(cè)設(shè)備左右機(jī)運(yùn)行的規(guī)范性以及彎曲角度是否準(zhǔn)確等，便于在人力與數(shù)控設(shè)備聯(lián)合操作管控下保證鋼筋材料的高質(zhì)量安裝。雖然數(shù)控設(shè)備可緩解人力壓力，但并非完全脫離人力實(shí)現(xiàn)鋼筋材料的集中加工。據(jù)此，還要求操作人員之間具備良好的協(xié)調(diào)配合性，促使操作人員助力于數(shù)控設(shè)備的使用推廣。此外，還可借助激光切割機(jī)完成鋼筋切割置料任務(wù)，其中應(yīng)保證鋼筋切口的平整度及尺寸的準(zhǔn)確性，促使鋼筋經(jīng)過(guò)加工后能適用于工程項(xiàng)目。

3.4 科學(xué)制定搭接方案

鋼筋搭接也是鋼筋工程中的重要部分，使用數(shù)控設(shè)備還可實(shí)現(xiàn)科學(xué)搭接。通常情況下，鋼筋集中加工時(shí)，常需要制成鋼筋籠或單根鋼筋。對(duì)此，在鋼筋數(shù)控加工時(shí)，可將待加工鋼筋與加工圖紙進(jìn)行比對(duì)。經(jīng)過(guò)科學(xué)搭接后，能夠有效提升鋼筋材料利用率，避免出現(xiàn)大量的材料損耗，導(dǎo)致不合格產(chǎn)品誤入鋼筋構(gòu)件中。鋼筋在搭接作業(yè)中經(jīng)常按照?qǐng)D1 作為搭接依據(jù)。尤其在加工不同類(lèi)型的鋼筋材料時(shí)，數(shù)控設(shè)備的電壓數(shù)值將有所改變，應(yīng)避免設(shè)備損壞。

圖1 鋼筋搭接

另外，還應(yīng)依據(jù)工程設(shè)計(jì)要求將半成品與成品進(jìn)行分類(lèi)放置，并做好標(biāo)記，以免加工后的鋼筋因管理不當(dāng)影響工程施工進(jìn)度。經(jīng)過(guò)集中加工的鋼筋材料，數(shù)控設(shè)備對(duì)其進(jìn)行加工后，還可對(duì)其實(shí)施集中配送，特別是在工程規(guī)模龐大的項(xiàng)目中，可以滿(mǎn)足鋼筋構(gòu)件的實(shí)際需求。在這期間，還需設(shè)計(jì)詳細(xì)的數(shù)控加工清單，將加工信息輸入到數(shù)控設(shè)備的數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后自動(dòng)生成電子數(shù)據(jù)二維碼。操作人員掃碼后可了解鋼筋實(shí)際規(guī)格，包括長(zhǎng)度、重量、根數(shù)、直徑、級(jí)別等，促使鋼筋數(shù)控加工模式提升鋼筋施工質(zhì)量，降低鋼筋損耗。

4 結(jié)論

數(shù)控設(shè)備作為一種全新加工裝置，具備數(shù)字化特征且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化加工，可有效改善鋼筋加工準(zhǔn)確性。據(jù)此，應(yīng)從加工準(zhǔn)備、加工參數(shù)設(shè)定、調(diào)控模式設(shè)計(jì)、制定搭接方案等方面著手，確保有效提升鋼筋集中加工質(zhì)量，使其滿(mǎn)足工程建設(shè)實(shí)際需求，促進(jìn)建筑行業(yè)發(fā)展。