隨著工業(yè)4.0時代的來臨，機(jī)器換人的理念已經(jīng)在制作業(yè)有著廣泛的共識，尤其是在一些大規(guī)模生產(chǎn)的行業(yè)更是成為了一種必然，同時隨著中國的人工成本的不斷增加，已經(jīng)人口紅利的逐漸式微。

　　機(jī)器人和自動化配套設(shè)備的興起已經(jīng)成為了一種必然，這是時代的潮流，更是現(xiàn)實(shí)的需要，作為制造業(yè)的從業(yè)者，我們只能順勢而為，隨其波而逐其流才能跟上這時代的步伐，成為這個時代的弄潮兒，而不是時代進(jìn)步的犧牲品。

　　在這篇文章里，我將會針對機(jī)械加工的自動化過程來做一個集成的說明，與大家分享一下，打造一條機(jī)械加工自動線到底牽涉到那些功能部件，需要積累那些方面的知識，讓大家對這個過程有一個更理性的認(rèn)識，也給一些自動化制造從業(yè)者一個小小的參考。

　　雖然我提供的這些知識和案例，只是某個領(lǐng)域的一些特例，但是依然和其它自動化過程存在一定的共性，當(dāng)然也因?yàn)楸救诵袠I(yè)經(jīng)驗(yàn)的局限性和認(rèn)識上的一些偏見。

　　我分享的東西可能更多的帶有個人色彩，但是請大家吸收那些好的東西，至于那些你看不上的，就當(dāng)是個笑話吧，你一笑而過就行了。

　　一、機(jī)械加工自動線

　　我們首先需要確認(rèn)的就是我們是專門針對機(jī)械加工行業(yè)來打造的自動線，而在傳統(tǒng)機(jī)械加工行業(yè)里面，更多的是依賴操作者的手動操作和數(shù)控機(jī)床的輔助，例如人工上下料，人工夾緊工件，人工清理加工鐵屑等等。

　　而加工自動線的打造可以讓這些本來人工操作的工序都可以通過機(jī)械手的自動化來完成，讓人真正從繁重的體力勞動中解脫出來，實(shí)現(xiàn)用更少人去做更多的事的高效率目標(biāo)，且可以極大的提升我們的加工效率和加工質(zhì)量。

　　我們首先來看一下要打造一條機(jī)械加工自行線，需要包括那些方面的研發(fā)和制造：

　　1、 數(shù)控機(jī)床(加工中心)作為工作母機(jī)

　　數(shù)控機(jī)床的選擇主要根據(jù)加工零件的加工工序和加工精度要求來進(jìn)行選擇，同時也要兼顧加工效率和加工穩(wěn)定性，例如數(shù)控銑床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控精雕機(jī)等。

　　只有數(shù)控化的機(jī)床才能實(shí)現(xiàn)真正的自動化加工工序，同時根據(jù)自動線的使用特點(diǎn)(要求高度的穩(wěn)定性和可靠性，總不能開開停停的來加工吧)，所以在數(shù)控系統(tǒng)的選擇上，我們建議在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，盡量選擇一些好的數(shù)控系統(tǒng)。

　　例如德國的西門子、日本發(fā)那科等，在這里我不得不多說一句，從我們自身的使用情況來說，我們比較推薦日本發(fā)那科(我知道在這樣很可能會觸及大家的愛國主義情懷，但是作為一個技術(shù)人，我還是堅持技術(shù)的真理)

　　我們公司曾經(jīng)采購過一篇西門子數(shù)控系統(tǒng)的加工設(shè)備，一到春天就容易燒電路板，原因是因?yàn)楸狈降哪巷L(fēng)天濕氣太重，而西門子系統(tǒng)對環(huán)境的要求相對較高，所以只有不停的抽濕干燥，而發(fā)那科使用起來就沒有這個嬌貴的毛病，故障率相對少了很多。

　　當(dāng)然我們國內(nèi)的華中數(shù)控也還可以，但是在一些加工精度要求高，可靠性要求好的工序上，我們國家的數(shù)控系統(tǒng)和發(fā)達(dá)國家的比起來還是有一定的差距的，至于差距在哪里，那就是誰用誰知道了。

　　2、 上料、下料自動化裝置

　　這兩個部件主要是實(shí)現(xiàn)加工零件的規(guī)整堆放，上料自動化裝置用于堆放待加工的機(jī)械零件，零件的放置必須有利于機(jī)械手的抓取和夾具對待加工零件的定位與夾緊。

　　同時也有利于零件的堆放，下料自動化裝置用于堆放加工好的機(jī)械零件，要求該裝置有利于零件的規(guī)整堆放和輕松提取，同時也要兼顧這兩個自動化裝置的可靠性和安全性等問題。

　　因?yàn)檫@個區(qū)域是操作者與加工自動線交互最頻繁的區(qū)域，所以我們在人機(jī)交互的考慮上也需要有一定的需求，至少在安全性能這方面需要作一個重點(diǎn)的考慮。

　　3、 自動夾具裝置

　　針對機(jī)械加工的裝夾問題，因?yàn)樽詣泳€的生產(chǎn)特點(diǎn)及其需求就是需要配備能夠自動夾緊和松開工件的夾具，所以我們在設(shè)計自動夾具的時候，需要考慮幾個要點(diǎn)。

　　首先當(dāng)然是夾緊力的要求，如果夾緊力較小，我們可以通過氣缸來提供夾緊力，如果夾緊力需求較大，我們可以通過液壓系統(tǒng)來提供夾緊力，這樣才能真正實(shí)現(xiàn)可靠的工件夾緊。

　　同時我們在設(shè)計夾具的時候還有兼顧機(jī)械手的運(yùn)動空間和工件的定位要求等，這些細(xì)節(jié)都是決定一套自動夾具裝置成敗的關(guān)鍵，更重要的是我們要對夾具與工件的接觸面做一些硬化處理，通常有兩個方法。

　　第一個是淬火處理，用熱處理的方式來獲得較高的硬度，以便提高夾具的使用壽命和裝夾精度，第二個是鑲嵌合金，通過鑲嵌更硬的材料來保證夾具的易損件的使用壽命和裝夾精度，這兩個方式都具有一定的可行性。

　　但是我個人推薦使用第二種方式，因?yàn)榈诙N方式更可靠，雖然熱處理也可以達(dá)到硬化夾具表面的效果，但是熱處理后的零件容易變形，為了消除這種變形我們往往會再進(jìn)行一次精加工工序(例如磨序)。

　　這時候很容易就把零件表面的淬硬層加工掉，讓熱處理的效果大打折扣，而鑲嵌合金雖然比較麻煩，且工藝上也更困難一些，但是其使用壽命和可靠性卻可以大大的提高，是屬于一勞永逸的前瞻性工作，還是挺合算的。

　　4、 自動冷卻裝置

　　自動冷卻是機(jī)械加工過程中不可或缺的部分，這個部分其實(shí)是數(shù)控設(shè)備的一個集成部分，在這里單獨(dú)提出來是想分享一些我的個人經(jīng)驗(yàn)。

　　因?yàn)檫@個牽涉到機(jī)械加工自動線的很多方面，我們使用過一款美國馬斯特206的冷卻液，這種冷卻液的冷卻和潤滑效果都非常好，而且是可以循環(huán)利用的冷卻液。

　　但是就是存在一個問題，那就是這種冷卻液存在極大的腐蝕性，特別是對塑料和橡膠制品尤其影響嚴(yán)重，這對于生產(chǎn)自動線而言簡直就是個噩夢，因?yàn)樽詣泳€上有很多元件都是塑料和橡膠材料的。

　　例如感應(yīng)開關(guān)、氣管、氣動接頭、設(shè)備密封玻璃膠等，這些東西都會因?yàn)檫@種冷卻液的影響而漸漸的損壞和失效，這極大的影響了自動線的穩(wěn)定性和可靠性，同時也極大的增加了維修成本。

　　所以在選擇冷卻液的時候，一定要充分的考慮這個問題，至于冷卻自動化實(shí)現(xiàn)這一塊已經(jīng)非常成熟的技術(shù)，沒有太多的分享價值和必要(當(dāng)然我們會另作一篇文章來專門講這個話題);

　　同時還有一個注意事項就是冷卻液的濃度，通常任何一款冷卻液都有其加工的使用的濃度要求，供應(yīng)商也專門提供了檢測冷卻液濃度的工具來給我們檢測，但因?yàn)閲鴥?nèi)目前對這一塊還不是很重視，也沒有太多的專業(yè)工程師有這個意識。

　　所以很多時候我們只是大概的往水里面加一點(diǎn)，或者第一次配比可能是按廠家的數(shù)據(jù)來做的，到后面就是隨便加水和加冷卻液了，其實(shí)這是非常不科學(xué)，非常不規(guī)范，嚴(yán)格的安裝冷卻液濃度配比冷卻液既可以提升刀具是使用壽命，也可以提高零件的加工質(zhì)量，同時還可以延長冷卻液自身的使用壽命，為什么要檢測冷卻液的濃度呢?

　　因?yàn)?a href="http://faepf.com/tag/零件加工">零件加工過程會帶走一部分冷卻液，由于氣溫的影響也會導(dǎo)致冷卻液蒸發(fā)一部分水份，從而導(dǎo)致冷卻液的濃度改變，所以適當(dāng)?shù)睦鋮s液濃度檢測是非常有必要的;

　　還有一個需要特別注意的是處理冷卻液中混合的加工設(shè)備導(dǎo)軌潤滑油，在國內(nèi)大多數(shù)加工設(shè)備的導(dǎo)軌潤滑油都是最后進(jìn)入冷卻液并混為一體的，這會導(dǎo)致冷卻的變質(zhì)和失效，如何將冷卻液中的潤滑油提取出來就是一個很關(guān)鍵的問題了，我們曾經(jīng)針對這個問題研發(fā)了一款“撇油器”，用于專門提取冷卻液中的潤滑油，效果非常好。

　　但是國內(nèi)很多機(jī)械加工的廠家都還沒有這樣的意識和思想，這是很可惜的一件事情，科學(xué)技術(shù)的推廣需要行業(yè)里的專業(yè)人士來共襄盛舉，如果我們都能分享我們的知識和經(jīng)驗(yàn)，我們相信，中國的制造業(yè)一定會更早更快的登上新的臺階。

　　5、 自動排屑裝置

　　機(jī)械加工自動線的最大特點(diǎn)就是持續(xù)高效率的加工，而我們不能忽視的一個問題就是，隨著加工時間的推移，在加工過程中會產(chǎn)生大量的鐵屑，如何處理這些鐵屑是一個非常具有技術(shù)難度的問題。

　　因?yàn)檫@些積累的鐵屑不僅影響工件的可靠定位和裝夾，也極大的占據(jù)著數(shù)控加工設(shè)備的加工空間，更甚者會堵死各進(jìn)給軸的移動路徑，所以實(shí)時的自動排屑就顯得尤其有必要了。

　　在機(jī)械加工自動線中，細(xì)節(jié)上最難處理的也是加工鐵屑的清理問題，特別是夾具上的鐵屑的清理，如果稍有不慎就可能導(dǎo)致工件的報廢和不合格，而且對于自動線的加工來說，這種報廢和不合格可能是連續(xù)的，而不是一兩件而已，我們通常會有兩手準(zhǔn)備。

　　在工件的加工過程中，我們會利用冷卻液的冷卻過程大力沖刷工件和夾具，以便利用冷卻液帶走一部分鐵屑，在工件加工完畢后我們會利用氣吹的方式來清理夾具表面，而且是多次反復(fù)的氣吹來清理，確保下一個工件的裝夾基面是干凈而無屑的。

　　當(dāng)然這里面還是有很多細(xì)節(jié)的地方值得學(xué)習(xí)和討論，但我們今天只先說一個概念，讓大家熟悉這么一個過程。

　　6、 桁架機(jī)械手

　　這個部件是自動線的主要部件，也正是這個部件將上下料裝置和數(shù)控加工設(shè)備有機(jī)的結(jié)合起來，并有序的完成了整個自動化加工的過程。

　　桁架機(jī)械手有很多設(shè)計的細(xì)節(jié)需要處理，我們在這里只先分享一個概念，以后我們會專門寫一篇關(guān)于這個部件的文章來分享，特別是一些設(shè)計和裝配的細(xì)節(jié)我們會深入的分享給大家，以期為大家提供更好的參考和借鑒。

　　如果您有這方面的經(jīng)驗(yàn)，歡迎評論留言分享。

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