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★武漢華中數(shù)控股份有限公司

河南漯河，在占地約13萬平方米的利通流體智慧產(chǎn)業(yè)園里，一間間看似普通的工廠車間，只有三兩工人來回走動(dòng)，機(jī)床此刻正在有條不紊，全力運(yùn)轉(zhuǎn)。

車間里正在生產(chǎn)的是對(duì)我國現(xiàn)代化建設(shè)至關(guān)重要的零部件——液壓流體連接件。液壓產(chǎn)品作為制造業(yè)的通用基礎(chǔ)零部件，其下游行業(yè)分布較廣。我國液壓產(chǎn)品的下游行業(yè)以工程機(jī)械、汽車、重型機(jī)械、機(jī)床工具等為主，其中工程機(jī)械占44%。由此可見，有工程建設(shè)的地方就一定有大量液壓流體連接件的應(yīng)用，在當(dāng)前大基建高速發(fā)展的時(shí)期，液壓流體連接件的市場十分廣闊。

管接頭的質(zhì)量對(duì)液壓系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。液壓管接頭的生產(chǎn)主要由數(shù)控車床加工完成。主要加工要求有：

·高速加工：液壓軟管的廣泛應(yīng)用代表著管接頭的需求量同步增長，因此管接頭的生產(chǎn)需要大批量快速的交付，生產(chǎn)效率越高，則在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益越高。

·高精加工：因管接頭在密封、防止拔脫、流體通過液阻上的高標(biāo)準(zhǔn)要求，加工時(shí)工件尺寸需穩(wěn)定，加工精度要控制在0.02mm以內(nèi)，且刀紋均勻，圓弧無接刀痕。

·安全加工：數(shù)控機(jī)床的操作由人工進(jìn)行，在加工現(xiàn)場保障生產(chǎn)人員的安全是第一要?jiǎng)?wù)。

·智能化管理：管接頭的生產(chǎn)車間由批量數(shù)控機(jī)床組成，車間的生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)溯源及機(jī)床的運(yùn)營維護(hù)等需要數(shù)字化車間解決方案來實(shí)現(xiàn)智能化管理。

2019年，利通液壓項(xiàng)目全面投產(chǎn)后，各類軟管產(chǎn)銷量達(dá)1.2億米，流體連接件產(chǎn)量將達(dá)3500萬套。但市場永遠(yuǎn)是千變?nèi)f化的，2020年出現(xiàn)的新冠疫情，讓這所企業(yè)遇到了巨大的挑戰(zhàn)。生產(chǎn)線擴(kuò)大以后，車間規(guī)模也越來越大，設(shè)備越來越多，但工人短缺，管理工作繁雜。

這時(shí)，華中數(shù)控聯(lián)合機(jī)床廠給利通提供了一套完善的自動(dòng)化解決方案。目前，流體連接件生產(chǎn)車間由近200臺(tái)配置華中8型數(shù)控系統(tǒng)的車床組成。

1 高速加工

利通科技投產(chǎn)的新產(chǎn)業(yè)園位于河南省漯河市國家級(jí)漯河經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。相對(duì)于老城區(qū)，新產(chǎn)業(yè)園的地理位置偏僻，年輕人認(rèn)為機(jī)加工工作環(huán)境差、工作內(nèi)容枯燥繁瑣，這給招工帶來了很大的困難。管理人員向華中數(shù)控提出了最急迫的需求——如何在減少工人的情況下保證生產(chǎn)節(jié)奏。華中數(shù)控給出了如下解決方案。

1.1 自動(dòng)化加工：車床+桁架機(jī)械手

華中8型車床數(shù)控?cái)?shù)控系統(tǒng)具備完善的自動(dòng)化接口，可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)數(shù)控系統(tǒng)同時(shí)對(duì)數(shù)控機(jī)床+桁架式機(jī)械手+料倉的自動(dòng)化集成控制，滿足用戶對(duì)產(chǎn)量及生產(chǎn)節(jié)拍的極致追求，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

圖1 機(jī)床+機(jī)械手雙通道控制

在沒有用機(jī)械手自動(dòng)化加工之前，1個(gè)工人最多只能操作3臺(tái)機(jī)床，應(yīng)用了桁架機(jī)械手后，現(xiàn)在1個(gè)熟練的工人可以管理3個(gè)由3個(gè)機(jī)床組成的加工島，共9臺(tái)機(jī)床，人工成本節(jié)省了60%，采用機(jī)械手上下料后，單臺(tái)的生產(chǎn)效率提升了大約20%。

機(jī)械手自動(dòng)化加工流程：

（1）將平行料倉全部排滿，按照毛坯緊貼定位孔與限位板的原則排列。

（2）機(jī)械手從平行料倉抓取毛胚，行走到機(jī)床上方，等待機(jī)床加工完成。

（3）加工完成后，機(jī)械手進(jìn)入機(jī)床內(nèi)部，取下半成品，裝夾毛胚。

（4）機(jī)械手離開機(jī)床，啟動(dòng)加工，同時(shí)將半成品放置于翻轉(zhuǎn)部分。

（5）翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)將工件進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。

（6）機(jī)械手夾取翻轉(zhuǎn)完成后的半成品，等待加工完成。

（7）加工完成后，機(jī)械手進(jìn)入機(jī)床內(nèi)部，取下成品，同時(shí)將成品放回平行料倉原位置。

（8）重復(fù)以上操作，直至料倉毛胚全部完成（不必等待料倉全部完成就可裝卸料）。

1.2 高速伺服換刀

為了提高效率，車床都會(huì)配置伺服刀塔，一般都是選用的第三方驅(qū)動(dòng)電機(jī)會(huì)影響換刀效率，華中系統(tǒng)可以單獨(dú)開一個(gè)軸用來控制伺服刀塔，系統(tǒng)的伺服參數(shù)自學(xué)習(xí)技術(shù)可以優(yōu)化最佳性能，使得換刀加速度可以達(dá)到1G以上。T1到T2近端換刀時(shí)間只需0.18s，T1到T5遠(yuǎn)端換刀只要0.4s。

2 高精加工

液壓管接頭對(duì)于密封性有超高的要求，反饋到加工中即內(nèi)圓精度和外圓光潔度的加工誤差要嚴(yán)格控制，這是對(duì)華中8型車床系統(tǒng)加工精度的考驗(yàn)。在此采用過象限突跳補(bǔ)償解決方案。

圖2 過象限突跳補(bǔ)償

針對(duì)車床在圓弧加工中有接刀痕和象限痕的問題，華中8型系統(tǒng)在加工中建立速度補(bǔ)償模型，在軸反向時(shí)對(duì)伺服進(jìn)行速度補(bǔ)償，抵消摩擦力滯后影響，消除象限刀紋，提高了曲面加工表面質(zhì)量。

3 安全加工

在上了桁架機(jī)械手進(jìn)行自動(dòng)上下料后，發(fā)現(xiàn)車床在切削過程中產(chǎn)生的鐵屑會(huì)纏繞在工件表面，會(huì)刮壞工件，影響工件表面質(zhì)量，更嚴(yán)重的是鐵屑纏在工件上，影響機(jī)械手對(duì)工件的抓取，稍有不慎，還會(huì)割傷操作工人，造成安全事故。因此，解決鐵屑纏繞在管接頭零件上的問題，就是保障了加工過程中的安全性、連續(xù)性。

華中數(shù)控研發(fā)的車床自動(dòng)斷屑技術(shù)，利用切削軸向的低頻往復(fù)移動(dòng)，形成“空振”時(shí)間，將切屑細(xì)碎化后間斷排除。此功能不降低加工效率，并且可通過參數(shù)調(diào)整斷屑性能。

無論是針對(duì)軟管接頭類零件的外圓斷屑還是內(nèi)孔斷屑，都可以做到與進(jìn)口系統(tǒng)一樣，完全不降車削加工效率，同時(shí)對(duì)光潔的損失降到最低，在保證安全加工的前提下提升了機(jī)械手自動(dòng)化上下料效率。

4 便捷操作

利通科技在擴(kuò)充生產(chǎn)車間規(guī)模時(shí)，批量配套了華中數(shù)控的車床系統(tǒng)，但原有的少量配備其他品牌數(shù)控系統(tǒng)的車床也還在繼續(xù)使用，這就要求華中數(shù)控在系統(tǒng)的便捷操作和易調(diào)試方面有驚艷的表現(xiàn)。

4.1 軟硬件對(duì)標(biāo)日系系統(tǒng)

原有系統(tǒng)的操作工人能夠快速地上手華中系統(tǒng)，免去培訓(xùn)學(xué)習(xí)的時(shí)間，操作中不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤耽誤生產(chǎn)。

4.2 手動(dòng)SMT功能

“手動(dòng)MST”又名“手動(dòng)數(shù)值指令”，該功能通過簡單的操作，即可實(shí)現(xiàn)主軸的轉(zhuǎn)速變更、啟動(dòng)、停止及指定刀具的調(diào)用選擇和主軸刀具更換等動(dòng)作。當(dāng)按下M、S、T按鍵時(shí)，加工配置要跳出一個(gè)自定義配置界面。

·當(dāng)按下M時(shí)用于設(shè)定M代碼，當(dāng)輸入完成按確定后M代碼會(huì)執(zhí)行（大部分M代碼執(zhí)行需要循環(huán)啟動(dòng)，這里需要跳過該條件，將可以在非自動(dòng)、非MDI模式下運(yùn)行的M代碼運(yùn)行），例如寫下M8，點(diǎn)擊輸入后會(huì)立刻開始噴冷卻液；

·當(dāng)主軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)輸入S會(huì)改變主軸轉(zhuǎn)速；

·按下T可以輸入T以換刀。

5 智能車間云上“管”家

車間規(guī)模擴(kuò)大意味著管理難度的升級(jí)。數(shù)字經(jīng)濟(jì)是企業(yè)發(fā)展的新動(dòng)能，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。那么數(shù)字化車間如何打造、如何管理呢？小車間如何實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)數(shù)字化車間整體解決方案呢？

華中8型iNC-Cloud云車間解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)。iNC-Cloud是華中數(shù)控自主研發(fā)的集設(shè)備互聯(lián)、邊緣計(jì)算、設(shè)備運(yùn)維、數(shù)字車間為一體的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)的功能有：

（1）數(shù)字化車間解決方案

·加工訂單跟蹤管理；

·工藝文件一鍵傳輸；

·無紙化工人績效考核；

·設(shè)備監(jiān)控統(tǒng)計(jì)；

·高效的移動(dòng)端、PC端聯(lián)合辦公。

（2）設(shè)備全生命周期運(yùn)維解決方案

圖3 設(shè)備全生命周期運(yùn)維解決方案

（3）多源異構(gòu)制造裝備數(shù)據(jù)互聯(lián)車間除了配套華中系統(tǒng)的機(jī)床，還有部分配套其他品牌系統(tǒng)的機(jī)床，這種情況在很多加工車間出現(xiàn)。華中數(shù)控iNC-Cloud能夠提供設(shè)備互聯(lián)解決方案，iNC-Box可以讓所有設(shè)備都使用NC-Link語言與云平臺(tái)連接，解決不同來源的數(shù)據(jù)采集問題。

（4）工業(yè)大數(shù)據(jù)清洗、匯聚、存儲(chǔ)、邊緣計(jì)算當(dāng)數(shù)據(jù)完成采集后，數(shù)據(jù)的匯總、存儲(chǔ)、后臺(tái)計(jì)算以及保密都成了下一步需要考慮的問題。iNCEdge邊緣計(jì)算解決方案無需自建數(shù)據(jù)中心，提供數(shù)據(jù)采集、清洗、匯聚、存儲(chǔ)一條龍服務(wù)，還可以和用戶指定的第三方云服務(wù)商集成。

隨著市場競爭的日益激烈，利通科技在車間建設(shè)之初便提出了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的需求。在華中數(shù)控的幫助下，他們完成了初期的數(shù)字化車間改造，實(shí)現(xiàn)了從人工操作、人工記錄的傳統(tǒng)作業(yè)方法，到智能機(jī)械手進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。如今在車間內(nèi)，數(shù)字化設(shè)備高速有序運(yùn)轉(zhuǎn)，車間看板上準(zhǔn)確地報(bào)告著每臺(tái)設(shè)備的生產(chǎn)情況和物料狀態(tài)，產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果也一目了然。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年11月刊