周颖 李洋 张凯

摘要：在铸造工艺中，对铸件清理的过程中，需要将铸件飞边毛刺等去除，这也是铸造生产过程中，不可或缺的一道工序。但是由于打磨工序人力资源投入大，存在着机械化与自动化程度不高的现象。这就导致实际工作中存在着效率低下的现象，甚至造成严重的环境污染。为了更好的解决铸造存在的问题，本文基于自动打磨自动化技术进行研究，针对现有的铸造技术加以优化，提升铸钢件的清理技术，通过采用设备改善作业情况，提升企业的生产效率。

关键词：铸钢件;清理打磨;自动化技术;应用手段

中图分类号：TG2                                          文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）08-0211-02

0  引言

我国作为铸造大国，铸造业发展水平不断提升。但是对于铸件清理问题，一直是影响铸造业发展的一大难题。清理过程由于自动化程度较低，难以实现极高的工作效率，造成人工强度过大。借鉴国外加工经验研发清理设备，在不断研发的基础上获得较好的生产效果。减轻劳动者的作业强度，同时改善作业环境。但是由于设备价格昂贵，难以实现大规模投入。基于此，针对铸件清理问题研制有效的解决方案，研究自动化清理打磨技术，保障无污染的同时，填补行业空白。

1  原始处理方法及危害

铸造业在对铸件进行处理的时候，大多数还是采用传统的方式为主。传统方式下的锤击与研磨，存在效率较差现象，成品质量难以保障，人力强度大等多种问题。对生产线发挥也造成影响，如何提升清理效率，成为铸造领域炙手可热的话题。

2  铸件清理自动化进程难题与解决措施

2.1 设备昂贵成本过高

经调查可以发现打磨领域始终难以发展的原因在于，核心技术多掌握在国外设备商的手中，对国内销售，外国销售商始终抱有垄断的意愿，使得国内需要花费大量的成本购买设备，造成成本过高的现象。针对此现象，国内需要针对基础问题开始研发设备。在不断研发中，现阶段，已经掌握的技术，在生产中显著提升了制造成本，有助于后期铸件清理自动化进程发展。

2.2 单机设备难以系统解决问题

对于当前市场来看，进口的设备在功能上都是单机设备，难以充分发挥能力，具有一定局限性。针对该问题，需要厂家针对产品的实际情况，对设备进行完善的规划，确定好设备构建等，合理利用资源，保障设备的有效运行。

2.3 市场应用的考察

市场应用现状对国内发展带来的制约，导致生产商生产理念与实际脱节，难以为铸造行业提供有效的生产设备，即便生产出来设备，也难以发挥作用，对生产造成影响。

3  关于设备的解决理念

根据当前国内铸造业发展的实际情况，结合生产技术提出有效的设备方案。国外采用的产品功能单一，为单机模式。需要厂家适应的同时，还要承受设备带来的生产局限性。对此采用全序列理念，根据铸造厂的生产情况，为其量身定做最佳的搭配，保障采用最小的投资，实现产品兼容。

3.1 多轴向数控磨削机床

设备采用机床的形式进行加工，具有稳定性。同时，为各轴向设置数控系统，加强对设备的控制力度，实现高精度加工操作，安全性能较高[1]。并且数控多轴磨削机床可以作为通用设备，实现对不同类型的铸件进行处理，保证了设备应用后的互换性操作。额外配置的除尘装置避免污染，设备先进的磨削方式，不会损害工件，保障工件的完整。

3.2 機器人打磨单元

针对打磨工艺较为复杂的工件来说，更建议采用机器人进行打磨。机器人打磨采用机械臂与程序配合，完成高转速操作。为了保证其运行的灵活性，采用4-6节关节，实现最佳的工作状态。另外，为了进一步加强打磨技术，节约人力，还尝试过机械臂抓取铸件进行磨削，但是在应用过程中存在较大的局限性。机械臂自身有刚性难以对体积较大的工件抓取，但是可以对小工件进行抓取，实际的工作效率并没有数控机床的效率高，还需要耗费较高的造价成本。除非在特殊需求下，一般不建议采用该种打磨方式。

3.3 非标打磨设备

在使用设备解决作业环境与生产质量等问题后，设备的加工效率成为众人关心的焦点。作为通用性较强的打磨设备，难以保证对任何铸件都保持良好的打磨效果。但是非标打磨设备，是基于这一点的基础下开发成功的。并且根据实际需求，量身定做适合生产线生产的设备，针对特定行业，保障设备实现最大兼容。

3.3.1 冲压剪缘设备

冲压剪缘设备机床，是采用液压装置以及打磨工具制成，利用液压产生的压力将打磨工作推动，实现对铸件的打磨操作。该设备具有较高的工作效率，并且不易污染。最大特点是工作强度低，经其加工的产品具有较高的生产质量。但是也存在一定的局限性，在打磨处理的过程中，难以处理灰铁类铸件;并且对于铸件存在不同强度的薄厚特征，也不适用剪缘设备。会导致铸件出现损伤，因此，需要为其配置专门的探伤机构。

3.3.2 四面消磨设备

针对缸体等铸件进行规则的打磨处理，应采用四面消磨设备对其进行处理。利用该设备将规则平面做出有效处理，减轻后续清理的工作压力。但是该设备存在较大的弊端，但是适用于规则铸件与面的打磨处理工作，对于不规则的铸件处理存在困难;并且该设备无法独立完成铸件所有面的打磨处理。在具体使用的过程中，需要后续配合其他设备进行协同操作，能够沟通完成处理工作，贯彻全序列化理念，实现铸件打磨清理自动化运行。

3.3.3 圆盘类磨削设备

根据生产线上的实际需求，针对圆盘类铸件类型多样等特点，采取如下解决方案。

①复杂圆盘磨削设备。

对于该设备的设计，采用五轴双主轴为主要设备，更加适用于圆盘类设备打磨。当前对该设备的应用，存在于离合器压盘铸造工作中，同时可以兼容其他类型的铸件产品。

②常规圆盘打磨生产线。

针对常规生产线打磨的圆盘类铸件，例如飞轮等铸件产品，建议开启生产线的模式进行制造，可以带来更高的性价比以及工作效率。

1）铣削型生产线。

利用数控铣削床原理，对圆盘类型的铸件进行边缘打磨处理工作。磨头的位置采用铣刀技术，对运行轴上进行电机驱动，有助于实现铣刀的精准定位。同时可以选配剪断机构，保障对铸件处理后再行清理，提升工作效率。

2）通过式圆盘磨削生产线。

利用工作流水线，在一台设备上完成磨削工作后。在工序间采用机械臂实行倒序操作，实现最佳的生产节拍。

3）单机小功率圆盘磨削设备。

利用伺服轴配合，对圆盘的外部进行磨削。主轴则采用小功率，跟随伺服主轴带动砂轮对其进行打磨处理，这样可以有效降低使用功率，实现高效率的生产操作[2]。

3.3.4 快速成型设备

对于一些数量较大、形态复杂的铸件。采用常规的设备进行加工，难以保证实际的生产效率。对此，建议采用快速成型设备。成型设备具有加工效率迅速的特點，存在的缺陷是延展性能略微较差，难以针对性的开展磨削工作，只能针对某特定领域开展操作，才能保障设备的兼容性。

①凸轮轴磨削设备。

针对压缩机类的凸轮轴类型的铸件来说，此类铸件特点就是批量大，对其处理相当耗费时间。凸轮轴磨削设备，采用仿形砂轮，可以同时对四组铸件同时进行操作，单次加工时长不超出10s，结合流程架实现有效的连接式操作，仅需要采取2.5s节拍。

②汽车刹车钳成型设备。

该设备同样采用仿形砂轮，对铸件的内口位置进行磨削，刻印保证一次成型。有效提升生产效率，将其与冲压设备有机结合，可以对生产节拍进一步优化。

3.4 常规打磨设备与耗材

常规砂轮机对于铸造领域来说，是铸造厂处理铸件不可或缺的设备。其具有的灵活性难有设备可以比拟。但是在打磨的同时，也存在无法解决的弊端，例如噪音和污染等。因此，在使用常规打磨设备处理铸件时，建议采用金刚石作为砂轮片，金刚石作为材料的优势可以减少消耗，具有无粉尘等优势。并且在实际运行的过程中，其运行成本也低于常规砂轮，更有助于生产。

3.5 自动化物流生产线与辅助设备

基于全序列解决理念下，自动化物流生产线是铸件打磨过程中必不可缺的。根据实际生产厂的需求，结合生产产品以及生产线等情况，利用好物流生产线对设备进行有序排列组合，在保证实现最佳生产效率的同时，达到最完美的工作节拍，有效节约人力成本[3]。

4  自动化铸件清理生产线的实际应用

现有某铸件厂生产线，拥有数控多轴磨削机床、机械臂、自动传送线等设备。根据现有的设备，对其生产线流程进行规划，首先将数控多轴磨削设备作为主设备，后续搭配其他设备共同作业;毛坯件由人工操作从A点传输至指定地点进行处理，并将送往的毛坯件悬挂于空悬链上，在配置额外的操作人员负责对其进行加工处理;加工完成的成品通过机械臂取走，传送至传送线;经过最后的加工工序后，再次由机械臂将成品取走，放置于暂置台上;作业人员将其取下放入设备加工，最后将打磨好的成品交还给机械臂传输回去;此时传输区域逐渐积累成品，等待成品积累到一定数量，发出警报提醒。

采用这样的生产流水线，可以保障用户最小投入，实现最大化收益;同时合理对生产流程进行规划，避免人力资源的浪费;结合全序列生产理念，完美解决客户的实际需求，具有较高的性价比，有效应对不同的逐渐类型，提升生产效率。

5  结论

综上所述，针对现阶段存在的铸件打磨技术，以及行业发展现状。立足与实际问题，针对性的采取有效措施，凭借数控磨削急机床、打磨设备等，将其应用于实际铸件清理打磨环节中，有效的改善生产作业环境，提升了工厂的生产效率。为行业发展积累技术经验，改善一线打磨的质量，避免对工件做出损害，免除探伤环节。采用最佳的投资方式，为广大铸造企业提供良好的服务效能，推动铸造行业更好的发展。

参考文献：

[1]高狄，王擎天，舒赞辉.发动机缸体智能清理打磨生产线的设计及应用[J].铸造工程，2021，45（01）：26-29.

[2]陈剑虹，聂俊毅，曾庆杰，李伟豪.基于机器人的压铸件表面打磨工作站的开发[J].特种铸造及有色合金，2020，40（10）：1107-1109.

[3]陈一鸣.铸件清理机器人打磨轨迹规划研究[D].吉林大学，2019.