★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,機床此刻正在有條不紊,全力運轉(zhuǎn)。
車間里正在生產(chǎn)的是對我國現(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)以工程機械、汽車、重型機械、機床工具等為主,其中工程機械占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)展的時期,液壓流體連接件的市場十分廣闊。
管接頭的質(zhì)量對液壓系統(tǒng)的安全運行起著至關(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,則在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的經(jīng)濟效益越高。
·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)控機床的操作由人工進行,在加工現(xiàn)場保障生產(chǎn)人員的安全是第一要務(wù)。
·智能化管理:管接頭的生產(chǎn)車間由批量數(shù)控機床組成,車間的生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控統(tǒng)計、數(shù)據(jù)溯源及機床的運營維護等需要數(shù)字化車間解決方案來實現(xiàn)智能化管理。
2019年,利通液壓項目全面投產(chǎn)后,各類軟管產(chǎn)銷量達1.2億米,流體連接件產(chǎn)量將達3500萬套。但市場永遠是千變?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,華中數(shù)控聯(lián)合機床廠給利通提供了一套完善的自動化解決方案。目前,流體連接件生產(chǎn)車間由近200臺配置華中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漯河經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)。相對于老城區(qū),新產(chǎn)業(yè)園的地理位置偏僻,年輕人認為機加工工作環(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 自動化加工:車床+桁架機械手
華中8型車床數(shù)控數(shù)控系統(tǒng)具備完善的自動化接口,可實現(xiàn)一臺數(shù)控系統(tǒng)同時對數(shù)控機床+桁架式機械手+料倉的自動化集成控制,滿足用戶對產(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 機床+機械手雙通道控制
在沒有用機械手自動化加工之前,1個工人最多只能操作3臺機床,應(yīng)用了桁架機械手后,現(xiàn)在1個熟練的工人可以管理3個由3個機床組成的加工島,共9臺機床,人工成本節(jié)省了60%,采用機械手上下料后,單臺的生產(chǎn)效率提升了大約20%。
機械手自動化加工流程:
(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)機械手從平行料倉抓取毛胚,行走到機床上方,等待機床加工完成。
(3)加工完成后,機械手進入機床內(nèi)部,取下半成品,裝夾毛胚。
(4)機械手離開機床,啟動加工,同時將半成品放置于翻轉(zhuǎn)部分。
(5)翻轉(zhuǎn)工作臺將工件進行翻轉(zhuǎn)。
(6)機械手夾取翻轉(zhuǎn)完成后的半成品,等待加工完成。
(7)加工完成后,機械手進入機床內(nèi)部,取下成品,同時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,車床都會配置伺服刀塔,一般都是選用的第三方驅(qū)動電機會影響換刀效率,華中系統(tǒng)可以單獨開一個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到1G以上。T1到T2近端換刀時間只需0.18s,T1到T5遠端換刀只要0.4s。
2 高精加工
液壓管接頭對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,這是對華中8型車床系統(tǒng)加工精度的考驗。在此采用過象限突跳補償解決方案。
圖2 過象限突跳補償
針對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償模型,在軸反向時對伺服進行速度補償,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
在上了桁架機械手進行自動上下料后,發(fā)現(xiàn)車床在切削過程中產(chǎn)生的鐵屑會纏繞在工件表面,會刮壞工件,影響工件表面質(zhì)量,更嚴(yán)重的是鐵屑纏在工件上,影響機械手對工件的抓取,稍有不慎,還會割傷操作工人,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)的車床自動斷屑技術(shù),利用切削軸向的低頻往復(fù)移動,形成“空振”時間,將切屑細碎化后間斷排除。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,都可以做到與進口系統(tǒng)一樣,完全不降車削加工效率,同時對光潔的損失降到最低,在保證安全加工的前提下提升了機械手自動化上下料效率。
4 便捷操作
利通科技在擴充生產(chǎn)車間規(guī)模時,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)的時間,操作中不會出現(xiàn)錯誤耽誤生產(chǎn)。
4.2 手動SMT功能
“手動MST”又名“手動數(shù)值指令”,該功能通過簡單的操作,即可實現(xiàn)主軸的轉(zhuǎn)速變更、啟動、停止及指定刀具的調(diào)用選擇和主軸刀具更換等動作。當(dāng)按下M、S、T按鍵時,加工配置要跳出一個自定義配置界面。
·當(dāng)按下M時用于設(shè)定M代碼,當(dāng)輸入完成按確定后M代碼會執(zhí)行(大部分M代碼執(zhí)行需要循環(huán)啟動,這里需要跳過該條件,將可以在非自動、非MDI模式下運行的M代碼運行),例如寫下M8,點擊輸入后會立刻開始噴冷卻液;
·當(dāng)主軸在旋轉(zhuǎn)時輸入S會改變主軸轉(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)模擴大意味著管理難度的升級。數(shù)字經(jīng)濟是企業(yè)發(fā)展的新動能,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?小車間如何實現(xiàn)輕量級數(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)、邊緣計算、設(shè)備運維、數(shù)字車間為一體的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,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;
·高效的移動端、PC端聯(lián)合辦公。
(2)設(shè)備全生命周期運維解決方案
圖3 設(shè)備全生命周期運維解決方案
(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)的機床,還有部分配套其他品牌系統(tǒng)的機床,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、邊緣計算當(dāng)數(shù)據(jù)完成采集后,數(shù)據(jù)的匯總、存儲、后臺計算以及保密都成了下一步需要考慮的問題。iNCEdge邊緣計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,到智能機械手進行生產(chǎn)作業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。如今在車間內(nèi),數(shù)字化設(shè)備高速有序運轉(zhuǎn),車間看板上準(zhǔn)確地報告著每臺設(shè)備的生產(chǎn)情況和物料狀態(tài),產(chǎn)品質(zhì)量檢驗結(jié)果也一目了然。
摘自《自動化博覽》2022年11月刊