铸件后处理磨削工艺装备的应用现状

2014-06-06李玉青吴殿杰

铸造设备与工艺 2014年2期

李玉青，吴殿杰

（1.长春职业技术学院工程分院，吉林长春 120021；2.机械工业第九设计研究院有限公司，吉林长春 130011）

一般来讲，铸造工序中的铸件毛坯后处理，是指经落砂去除浇注附件后的表面处理工序，如去除飞边毛刺、浇冒口残余等工作。目前，国内常用后处理工序为磨削工艺（称为粗加工工序），经过后处理的铸件，可以减少精加工余量，在后续机械加工时易定位、装夹，可以避免刀具损坏或磨损以及减少机加工余量。目前，（根据生产纲领及铸件复杂程度，）国内铸造行业铸件后处理磨削方式从固定或移动的砂轮机、手持电动砂轮磨削机和用于汽车发动机缸体、缸盖的固定或往复式机械磨削清理机；发展到应用比较先进的全自动磨削机）磨削机器人及磨削中心。表1是国内常采用的几种铸件后处理清理磨削工艺应用概况表。

1 国内铸件毛刺清理磨削工艺装备发展特点

国内，近几年铸件毛刺飞边清理去除从单工位间歇式砂轮机到多工位连续磨削生产线，其生产率低的问题，一直是困扰铸造厂家多年的瓶颈口。在上世纪末，上海通用东岳动力（原一汽大宇铸铁厂）发动机有限公司铸造厂在发动机曲轴毛坯采用了生产率高的液压切边机对曲轴毛刺进行去除清理。具体布置见图1.由于曲轴毛刺分布不均匀、硬度及尺寸精度偏差造成模具刀口和模具经常损坏，不仅影响设备正常运转而且影响供货周期。冲（液）机去除铸件披缝和毛刺方法有一定限制性，对待曲轴凸轮轴等轴类铸件都是如此，在发动机缸体等箱体铸件推广性能更显牵强。通过调研，上海通用东岳动力采用液压机去除毛刺在运行一段时间后，决定改为柔性的CNC磨削系统。用两套龙门上下料输送机械手及两台K—41CNC自动磨削机解决了生产率低的问题。布置示意图见图2.液压切边和磨削中心两种方案比较见表2.

目前，国内绝大部分铸件毛刺去除工序采用磨削清理机。尤其是汽车发动机零部件如缸体、缸盖、曲轴等铸件毛刺清理去除工序，采用CNC自动磨削中心及机器人柔性磨削已经呈普遍趋势。尤其采用机器人自动磨削单元可以大大减少操作人员劳动强度，降低生产成本，保证产品质量一致性，提高成品率与生产效率，减少材料消耗，有利于实现清洁生产等优势，受到企业界的青睐。

表1 国内铸件后处理清理磨削工艺应用概况表

图1 曲轴铸件毛刺冲压清理去除工艺

图2 曲轴铸件毛刺磨削清理去除工艺

表2 曲轴毛刺清理采用液压切边机和磨削中心两种方案比较

在苏州某曲轴毛刺去除工序采用两台龙门输送机械手从传送装置上抓取曲轴送到两台CNC磨削主机，在磨削后可将曲轴自动放到发货箱里；磨削中心采用双磨轮，即两台主机4工位，相当4台设备。同时加工4根曲轴需要80 s，效率非常高，自动化程度高，占地面积小，全套设备封闭并采用除尘过滤系统。曲轴磨削清理生产率可达到180根/h.全年工作时间6 000 h，生产纲领可达100万根以上。图3为该自动磨削生产线平面布置图。

2 机器人磨削装备应用趋势

铸件磨削清理工艺技术及装备，作为目前主流工艺随国内汽车工业的发展而不断改造升级。目前国内铸件毛坯后处理磨削设备厂家不断自主研发铸件磨削机器人并以投入使用。机器人打磨单元具有诸多优点：模块化设置具有良好的柔性化和可扩展性，即可以作为单元化独立打磨系统，又可以配置到自动化流水线上，采用准时化（Just in time）可以节约人力、时间、场地和成本，提高生产效率和经济效益。机器人可以灵活快速响应多品种铸件切换。

国外厂商如意大利MAUS公司、德国格林策巴赫机械以及韩国大邱侊桐铸件后处理自动化与国内公司合作开发研制的柔性化和智能化工具为主的机器人自动化打磨单元和生产线，包括机器人主机、柔性砂带磨、柔性动力头、大功率动力头、切浇冒口与预处理、快换工具台等设备，将去除浇冒口、清理飞边和定位面粗加工集约化布置在一条流水线上，实现了自动化作业。这种结构优化、节能环保和清洁化、智能化、高效化、柔性化的高精尖铸件后处理磨削机器人，将带动铸件后处理工艺及装备创新理念的提升并实现铸件后处理的绿色生产。