对金属切削加工自动线的认识与思考

来源:用户上传      作者: 嵇素青

　　金属切削加工自动化是机械工业生产自动化的一个主要内容。它是利用某种机构及相应控制系统来控制刀具与工件的相对位置、运动速度、运动轨迹及运动循环，使切削加工能按规定的程序自动地进行，并完成一定的加工任务。实现切削加工全自动化或半自动化，不仅可以减轻工人的劳动强度、节约劳动力，并且可以提高产品价格精度、提高劳动生产效率、减少在制品数量、提高生产的综合技术效果。金属切削加工自动线是用工件自动传送系统及自动控制系统，把加工工序合理排列的若干台金属切削机床和其它辅助设备联系起来的自动生产线。在金属切削加工自动线上，工件以移动的生产节拍，按工序自动地通过各种位置，完成预定的工艺过程。
　　
　　一、自动线的类型和特点
　　
　　自动线有许多不同的类型，从研究自动线的加工对象和结构特点出发，一般可分为以下几种：
　　1. 按工件外形和切削加工过程中工件运动状态来分类
　　（1）旋转体工件加工自动线是自动化通用机床、自动化改装的通用机床或专用机床组成的自动线。用来加工轴、盘及环类工件，在切削加工过程中工件旋转。完成的典型工艺是车外圆、车内孔、车槽、车螺纹、磨外圆、磨内孔、磨端面和磨槽等。
　　（2）箱体、杂类工件加工自动线是由组合机床或专用机床组成的自动线。在切削加工过程中工件固定，可以对工件进行多刀、多轴、多面加工。完成的典型工艺钻孔、扩孔，铰控、镗孔、铣槽、车端面、套车短外圆、加工螺纹及切径向槽等。随着技术的发展，车削、磨削、拉削、仿形加工、研磨以及清洗、检测、分类和打印等工序也纳入了组合机床自动线。
　　2. 按工艺设备类型分类
　　（1）通用机床自动线利用改装的半自动通用机床或自动化通用机床联机联成的自动线。这类自动线建线周期短、制造成本低、收效快。一般适用于价格较简单的工件。
　　（2）组合机床自动线(由组合机床联成的自动线)这类自动线建线周期短、制造成本低、能得到较好的使用与经济效果。主要适用于加工箱体、杂类工件。
　　（3）专用机床自动线在缺少通用部件的条件下，主要采用专用部件设计制造的机床联成的自动线。这类自动线成本高，但生产效率也高。适用于价格结构特殊、复杂的工件。
　　
　　二、建立自动线对工艺的要求
　　
　　工艺方案是建立自动线的基础，并由它确定自动线的工艺内容、加工方法和加工顺序等。因此，建立自动线对工艺提出下面一系列要求：
　　1. 对工件毛坯的要求
　　旋转体工件毛坯，多为棒料、锻件和铸件。箱体、杂类工件毛坯多为铸件和锻件。
　　供自动线加工的工件毛坯，应采用较先进的制造工艺，如金属模型、精密铸造和精密锻造等，以提高工件毛坯的精度。
　　工件毛坯尺寸和表面形状公差要小，以保证毛坯余量均匀；工件硬度变化范围也要小。因为这些都影响工件的加工工序和输送方式。毛坯余量过大和硬度不均，会导致刀具损坏；硬度的变化范围过大，还会影响毛坯质量（尺寸精度、表面粗糙度）的稳定。
　　2. 对工件定位基准的要求
　　工件定位基准应遵循一般的工艺原则。旋转体工件通常以中心孔、内孔或外圆以及端面或台肩面定位；直接输送的箱体工件一般以“一面两销”作为定位基准。此外，尚需注意以下几个原则：
　　（1）应当选用精湛的基准定位，以减少在工位上的定位误差。
　　（2）尽量选用设计基准作为定位面，以减少因更换基准所带来的加工误差。
　　（3）所选的定位基准，应使工件在自动线上输送时转位次数最少。
　　（4）为能统一全线的夹具结构，全线应尽量选择统一的定位基准。
　　（5）所选的定位基准，应使夹具的定位夹紧机构简单、可靠。
　　（6）对于箱体、杂类工件，所选定位基准应使工件露出尽可能多的加工面，以便在全线上实现多面加工。
　　3. 对工艺流程的要求
　　为保证工件加工精度、简化自动线的结构并满足生产率的要求，应认真考虑工件结构要素的工艺性，结合自动线金属的特征，采用先进工艺并按以下原则制定工艺流程。
　　（1）粗精分开，先粗后精。对于同一个加工表面，粗精加工工位应拉开一段距离，以避免切削热、振动、残余应力及夹紧应力对精加工的影响。
　　（2）适当集中，合理分散。这是制订工艺流程的一个重要原则。工序集中可以提高生产率，减少自动线的机床（工位）数量，从而减少设备投资、操作工人和占地面积。工序集中还可以将有相互位置精度要求的加工表面如阶梯轴、同轴阶梯孔、成一定角度或相交的孔，平行、垂直或成一定角度的平面等在同一台机床（同一个工位）上加工出来，以保证各种金属面的相互位置精度。
　　工序集中的方法一般采用成形刀具或组合刀具，多轴、多面、多位或多工件同时加工。当然，工序集中应以能保证工件的加工精度，加工时不超出机床性能（刚性、功率）的允许范围为前提。集中的程度应以不使机床的结构和控制系统过于复杂，不使刀具的更换和调整过于困难而造成自动线的故障增多、维修困难、停车时间增加，从而使自动线的利用率降低为限。
　　合理的工序分散不仅可简化机床和刀具的结构，使自动线便于调整、维修和操作，有时也便于平衡限制工序（即工作循环时间大于自动线的生产节拍，限制了自动线生产率的工序）加工的节拍时间，从而提高提高自动线的生产率。
　　（3）纳入旋转体工件加工自动线的机床多为自动化通用机床或经局部改装的通用机床，由于受原机床的结构限制，其加工工序基本上是单一化的。箱体、杂类工件在一个加工面上经常出现的有钻孔、扩孔、铰控、镗孔、攻螺纹等不同加工内容，就不宜都集中在一个主轴箱上完成，应予以适当分散，使工序单一化，以表面主轴箱传动系统过于复杂和调整、更换刀具困难。
　　（4）力求减少工件的转动次数，应尽量使工件处在一种状态中完成其全部工序，因为工件转动次数多会导致自动线结构和控制系统复杂。
　　（5）尽量保证工件的位置精度对相互间有严格位置精度要求的工件加大表面，应尽量将这些表面安排在一台机床或一个工位上进行加工，以保证工件的质量。
　　（6）合理安排辅助性工序是指合理安排检测、清洗、分类、打印等辅助性工序在工艺流程中的位置，以防止出现成批废品。

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