中小企業低成本自動化解決方案

當下，勞(lao)動力(li)價格急劇上漲，一線(xian)操作(zuo)工人的(de)敬業精神也無法和(he)十年前相比，這意味著中(zhong)國制造(zao)業的(de)“人口(kou)紅(hong)利”在(zai)消失(shi)。勞(lao)動力(li)緊缺和(he)如何把(ba)人從(cong)簡單乏味的(de)重復(fu)勞(lao)動中(zhong)解脫(tuo)出來，是當前制造(zao)業面(mian)臨的(de)兩大(da)難題(ti)。以(yi)現代(dai)化、自動化的(de)裝備提升傳統(tong)產業，推(tui)動技術(shu)紅(hong)利替代(dai)人口(kou)紅(hong)利，成為(wei)(wei)中(zhong)國制造(zao)產業優化升級和(he)經濟持續增(zeng)長(chang)的(de)必(bi)然之選，以(yi)“機(ji)器換人”為(wei)(wei)核心的(de)智能(neng)自動化制造(zao)已經逐步成為(wei)(wei)企業的(de)選擇。

自(zi)動(dong)(dong)化(hua)雖好(hao)，但是很多自(zi)動(dong)(dong)化(hua)方(fang)案造價昂貴，維護費用同(tong)樣高居不下。舉個例子，某汽車(che)廠一(yi)條車(che)身焊接(jie)自(zi)動(dong)(dong)化(hua)生產線，6臺焊接(jie)機(ji)械(xie)手，造價1400萬，工程集(ji)成(cheng)實施費用150萬，每年的維護費用70萬。

有沒(mei)有能讓(rang)中小(xiao)企業(ye)也(ye)能買得起用(yong)得起的自動(dong)化解決(jue)方案呢？

數控(kong)車床加(jia)(jia)工是制造業工廠非常常見的加(jia)(jia)工工序。今天，我(wo)們就來探討數控(kong)車床加(jia)(jia)工的低(di)成本自動化。

雖說數控車床已是自(zi)動化(hua)程度較(jiao)高的現(xian)代化(hua)裝(zhuang)備，但操作崗位依然很難(nan)招(zhao)工(gong)。究其原因，直接創造(zao)價值的工(gong)件切(qie)削運動，已完(wan)全由機床來完(wan)成，數控編程大多由工(gong)藝部門(men)或者車間級(ji)技術部門(men)來承擔，數控車床操作工(gong)的工(gong)作只剩下簡單的送料(liao)和接料(liao)工(gong)作。

某種程度(du)上說，這種乏味的(de)工作(zuo)，是(shi)對(dui)人聰(cong)明才智(zhi)的(de)摧(cui)殘，在(zai)勞動力(li)緊張的(de)當下，已(yi)經很難吸引到滿懷夢(meng)想的(de)年輕人的(de)青睞，這也是(shi)數(shu)控(kong)車(che)床操作(zuo)工奇缺的(de)根本原因。

在數控(kong)(kong)車(che)(che)床上配裝自(zi)(zi)動(dong)送料和(he)自(zi)(zi)動(dong)接料系統(tong)，是提高機床自(zi)(zi)動(dong)化(hua)程度的一(yi)種方式，可以立竿見影解(jie)決難招操作(zuo)工的問(wen)題。部分工廠(chang)沒有實施自(zi)(zi)動(dong)化(hua)的理(li)由是產品(pin)利潤微薄，無法支(zhi)撐實施自(zi)(zi)動(dong)化(hua)的巨(ju)大投入(ru)，或者(zhe)是工廠(chang)缺乏自(zi)(zi)動(dong)化(hua)的管(guan)理(li)實施人才。數控(kong)(kong)車(che)(che)床自(zi)(zi)動(dong)化(hua)一(yi)定需(xu)要巨(ju)大的投入(ru)和(he)管(guan)理(li)費用嗎？不一(yi)定，具體情況具體分析，因地制宜(yi)、量體裁(cai)衣實施自(zi)(zi)動(dong)化(hua)，完(wan)全(quan)有可能做(zuo)到低(di)成(cheng)本的自(zi)(zi)動(dong)化(hua)。

數控車(che)床的(de)(de)自(zi)(zi)(zi)動接料比較簡(jian)單，一(yi)個氣缸、一(yi)個料斗(dou)、一(yi)條(tiao)傳輸帶就可以完(wan)成全部(bu)的(de)(de)動作，本文不做詳細介(jie)紹。而數控車(che)床的(de)(de)自(zi)(zi)(zi)動送料很復雜，不同的(de)(de)毛坯材(cai)(cai)料形(xing)狀、材(cai)(cai)質、長(chang)短、重量，都會有不同的(de)(de)送料方(fang)(fang)式。老金針對用戶量最大的(de)(de)圓(yuan)形(xing)鋼(gang)件(jian)做了可行性研究，根據(ju)毛坯材(cai)(cai)料長(chang)短的(de)(de)區別，把送料方(fang)(fang)法分為長(chang)料自(zi)(zi)(zi)動送料和短料自(zi)(zi)(zi)動送料兩大類。

數(shu)(shu)控(kong)車床(chuang)長(chang)(chang)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)自動送料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的方法可(ke)分為推(tui)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)法和(he)拉料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)法兩種。推(tui)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)指的是推(tui)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)設(she)(she)備(bei)位于數(shu)(shu)控(kong)車床(chuang)外，用(yong)推(tui)力把長(chang)(chang)棒料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)從主軸(zhou)通孔推(tui)入(ru)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)；拉料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)指的拉料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)位于機(ji)(ji)(ji)床(chuang)內，用(yong)拉力把長(chang)(chang)棒料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)從主軸(zhou)通孔拉入(ru)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)。推(tui)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)法有(you)成(cheng)熟的商(shang)品化設(she)(she)備(bei)，如可(ke)以放(fang)置(zhi)(zhi)多根(gen)(gen)棒料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的儲(chu)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)式(shi)長(chang)(chang)棒料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)自動送料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)機(ji)(ji)(ji)、放(fang)置(zhi)(zhi)單(dan)根(gen)(gen)棒料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)的單(dan)管(guan)油浴式(shi)長(chang)(chang)棒料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)送料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)機(ji)(ji)(ji)和(he)重錘式(shi)長(chang)(chang)棒料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)送料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)機(ji)(ji)(ji)，經過(guo)制造廠(chang)(chang)商(shang)的商(shang)品化推(tui)廣，在工廠(chang)(chang)中的認(ren)知(zhi)度比(bi)較高，應(ying)用(yong)也比(bi)較廣泛。

拉料法(fa)投(tou)入很(hen)小，因商(shang)業化(hua)的(de)價值不高(gao)，研究和推廣的(de)人都(dou)很(hen)少(shao)，但拉料法(fa)自(zi)動送料裝置(zhi)的(de)使用效果不亞于(yu)推料法(fa)的(de)送料機，投(tou)資少(shao)、見(jian)效快，非常值得在工廠推廣。

提起(qi)短料(liao)自動送料(liao)，大家(jia)比較(jiao)(jiao)熟悉的(de)(de)有關(guan)節式機械(xie)(xie)手、桁架(jia)式機械(xie)(xie)手等商品化的(de)(de)自動送料(liao)設(she)備(bei)。這些機械(xie)(xie)手投資較(jiao)(jiao)高(gao)，柔(rou)性較(jiao)(jiao)好，但對于(yu)大批量的(de)(de)單一(yi)產品，存(cun)在著運(yun)動行程(cheng)過大導(dao)致(zhi)效率(lv)較(jiao)(jiao)低(di)、占地面積較(jiao)(jiao)大導(dao)致(zhi)的(de)(de)空間浪費(fei)、安(an)裝調試(shi)復雜、后期使(shi)用費(fei)用高(gao)等現(xian)象。很多(duo)工(gong)廠希望使(shi)用一(yi)種結構簡單、投資較(jiao)(jiao)小、針對性強、效率(lv)高(gao)的(de)(de)短料(liao)自動送料(liao)裝置，既要馬兒跑的(de)(de)快，還要馬兒少吃草，可(ke)以做到嗎(ma)？

回答是可(ke)以做(zuo)到(dao)。老金經過大量的(de)(de)工(gong)廠實踐、調研、試(shi)驗，通過匯總、總結、研究(jiu)、改進(jin)，推出了(le)四(si)(si)種(zhong)投(tou)資在(zai)(zai)千(qian)元級、簡易可(ke)靠(kao)的(de)(de)自動(dong)(dong)送(song)(song)料(liao)方法，在(zai)(zai)部分工(gong)廠得(de)到(dao)了(le)應(ying)用并得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛好(hao)評。其中三種(zhong)為拉料(liao)法長料(liao)自動(dong)(dong)送(song)(song)料(liao)，一種(zhong)為短料(liao)自動(dong)(dong)送(song)(song)料(liao)。這四(si)(si)種(zhong)方法可(ke)適(shi)用于任何配備自動(dong)(dong)夾緊(jin)機(ji)構的(de)(de)數控(kong)(kong)車(che)床，氣動(dong)(dong)夾緊(jin)、液壓夾緊(jin)、電動(dong)(dong)夾緊(jin)均可(ke)，而且適(shi)合在(zai)(zai)數控(kong)(kong)車(che)床上進(jin)行改造，改造周期短，基本(ben)不影響工(gong)廠原有的(de)(de)生產條件(jian)。如果(guo)目(mu)標數控(kong)(kong)車(che)床不帶自動(dong)(dong)夾緊(jin)機(ji)構，需要同時(shi)改造夾緊(jin)系統，這種(zhong)情況下投(tou)資就過萬了(le)。

假設我們現在擁有一(yi)臺帶液壓(ya)卡(ka)盤的(de)排(pai)刀式數控(kong)(kong)車(che)床，液壓(ya)卡(ka)盤和(he)液壓(ya)油缸為(wei)中空(kong)，可穿過主軸的(de)最大棒料(liao)直徑為(wei)45毫米(mi)。現以這臺數控(kong)(kong)車(che)床作為(wei)參照物(wu)，來描述四種自(zi)動送(song)料(liao)方法的(de)原(yuan)理和(he)優缺點。

①拉(la)鉤式拉(la)料(liao)(liao)器(qi)實現長(chang)料(liao)(liao)自動(dong)送料(liao)(liao)

首先需(xu)要自制一(yi)(yi)套(tao)毛(mao)坯長(chang)(chang)棒(bang)(bang)料(liao)支撐(cheng)裝置，針對的(de)(de)(de)(de)毛(mao)坯長(chang)(chang)棒(bang)(bang)料(liao)長(chang)(chang)度不(bu)超過2.5米(mi)。方法是(shi)：測量毛(mao)坯棒(bang)(bang)料(liao)直徑(jing)和(he)車床(chuang)主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)拉管(guan)(guan)內(nei)徑(jing)，車削(xue)5-10只尼(ni)(ni)龍(long)套(tao)，尼(ni)(ni)龍(long)套(tao)的(de)(de)(de)(de)外(wai)徑(jing)小于主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)拉管(guan)(guan)內(nei)徑(jing)、內(nei)徑(jing)略大(da)(da)于棒(bang)(bang)料(liao)外(wai)徑(jing)，將尼(ni)(ni)龍(long)套(tao)放置于車床(chuang)主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)拉管(guan)(guan)內(nei)，目(mu)的(de)(de)(de)(de)是(shi)為了防止(zhi)長(chang)(chang)棒(bang)(bang)料(liao)在主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)內(nei)甩(shuai)動；用角(jiao)鋼焊接一(yi)(yi)個三腳架，三腳架上安(an)裝一(yi)(yi)個軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)座(zuo)，調整軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)座(zuo)的(de)(de)(de)(de)中心高(gao)和(he)車床(chuang)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)孔中心高(gao)一(yi)(yi)致，車削(xue)一(yi)(yi)只尼(ni)(ni)龍(long)套(tao)，尼(ni)(ni)龍(long)套(tao)的(de)(de)(de)(de)外(wai)徑(jing)等于軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)座(zuo)的(de)(de)(de)(de)內(nei)孔尺寸、內(nei)徑(jing)略大(da)(da)約棒(bang)(bang)料(liao)尺寸，把尼(ni)(ni)龍(long)套(tao)鑲嵌入(ru)軸(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)座(zuo)，目(mu)的(de)(de)(de)(de)是(shi)為了防止(zhi)長(chang)(chang)棒(bang)(bang)料(liao)在機床(chuang)主(zhu)(zhu)(zhu)軸(zhou)(zhou)(zhou)外(wai)的(de)(de)(de)(de)部分甩(shuai)動。

然后(hou)制作一個拉(la)料(liao)鉤(gou)，拉(la)料(liao)鉤(gou)的寬度不大于2毫米，將拉(la)料(liao)鉤(gou)安裝在排刀座上(shang)。

自(zi)動送料(liao)(liao)實(shi)現方(fang)法：先將(jiang)毛坯(pi)棒(bang)料(liao)(liao)穿過軸(zhou)(zhou)承座，穿過主軸(zhou)(zhou)拉管通孔，露出待加(jia)(jia)(jia)工的(de)(de)部分；對刀(dao)，卡盤夾緊(jin)，車削第一個工件，切斷已經(jing)完成加(jia)(jia)(jia)工的(de)(de)工件，然后用切槽刀(dao)在毛坯(pi)待加(jia)(jia)(jia)工表面割一個小(xiao)于2.5毫米的(de)(de)淺(qian)槽，車床主軸(zhou)(zhou)停止；拉料(liao)(liao)鉤Z向進(jin)給到淺(qian)槽處，X向進(jin)給至槽底，卡盤松開(kai)；拉料(liao)(liao)鉤將(jiang)棒(bang)料(liao)(liao)拉到待加(jia)(jia)(jia)工位置，卡盤夾緊(jin)，主軸(zhou)(zhou)轉動，繼續加(jia)(jia)(jia)工。周(zhou)而(er)復(fu)始，直至棒(bang)料(liao)(liao)用完，重新換棒(bang)料(liao)(liao)加(jia)(jia)(jia)工。

這種拉料(liao)方法的(de)優點是沒有(you)技術門檻，投(tou)資非(fei)常的(de)少，改造周期非(fei)常短，對(dui)棒料(liao)的(de)重量不敏(min)感，缺(que)點是如果切削屑(xie)卡入淺槽，拉出棒料(liao)的(de)長度可(ke)能不會很準確。

②彈簧式兩爪拉(la)料器實現長料自動送料

首先自(zi)制一(yi)套①中的毛(mao)坯長(chang)棒料支撐裝置。然(ran)后自(zi)制一(yi)只彈(dan)簧(huang)式兩(liang)爪(zhua)拉料器(qi)，也可直接購買尺寸適合的商品化機械兩(liang)爪(zhua)，安裝在排刀座(zuo)上，測量棒料直徑(jing)，把拉料器(qi)兩(liang)爪(zhua)的間距調(diao)整為小于棒料直徑(jing)0.5-0.8毫米。

自動(dong)送料實現(xian)方法：先將(jiang)毛(mao)坯棒(bang)料穿過(guo)(guo)軸(zhou)(zhou)承座，穿過(guo)(guo)主軸(zhou)(zhou)拉管通(tong)孔(kong)，露出待(dai)加(jia)工(gong)(gong)的(de)部分；對刀，夾緊卡盤(pan)，車削第一個工(gong)(gong)件，切(qie)斷已經完成(cheng)加(jia)工(gong)(gong)的(de)工(gong)(gong)件，主軸(zhou)(zhou)停止；然后將(jiang)彈(dan)(dan)簧(huang)式兩爪拉料器Z向進(jin)給推到棒(bang)料上，利(li)用彈(dan)(dan)簧(huang)壓力夾住棒(bang)料，卡盤(pan)松(song)開；彈(dan)(dan)簧(huang)式兩爪拉料器將(jiang)棒(bang)料拉到待(dai)加(jia)工(gong)(gong)位(wei)置，卡盤(pan)夾緊，主軸(zhou)(zhou)轉動(dong)，繼續加(jia)工(gong)(gong)。周(zhou)而復(fu)始(shi)，直(zhi)至棒(bang)料用完，重(zhong)新換棒(bang)料加(jia)工(gong)(gong)。

這種拉料方法的(de)優(you)點是沒有技術要求，投資較少，改造周期非常(chang)短(duan)，缺(que)點是如果棒料重(zhong)量過大，彈(dan)簧力的(de)夾(jia)緊力不(bu)夠(gou)，會(hui)出現拉不(bu)動(dong)的(de)現象(xiang)。

③三爪手指氣缸實(shi)現長料(liao)自(zi)動(dong)送料(liao)

首先自制(zhi)一套①中的(de)(de)毛(mao)坯長棒料支撐裝置。購買(mai)一只小直徑的(de)(de)三(san)爪(zhua)/兩(liang)爪(zhua)手(shou)指氣(qi)(qi)缸(gang)(gang)，接(jie)上(shang)氣(qi)(qi)管，用數控系統的(de)(de)I/O輸出來控制(zhi)氣(qi)(qi)缸(gang)(gang)，同時設(she)定M代碼定義。將三(san)爪(zhua)手(shou)指氣(qi)(qi)缸(gang)(gang)安裝在排刀(dao)座上(shang)。

自動送料實(shi)現方(fang)法：先將(jiang)毛(mao)坯棒(bang)(bang)(bang)料穿過軸承(cheng)座(zuo)，穿過主軸拉管(guan)通(tong)孔，露(lu)出待加工的部(bu)分；對刀，夾緊卡盤，車削(xue)工件，切斷已經完成加工的工件，主軸停止(zhi)；三爪手(shou)指氣(qi)缸夾住棒(bang)(bang)(bang)料，卡盤松開(kai)；彈簧式兩爪拉料器將(jiang)棒(bang)(bang)(bang)料拉到待加工位置，卡盤夾緊，主軸旋轉，繼(ji)續加工。周而(er)復始，直(zhi)至棒(bang)(bang)(bang)料用完，重新換棒(bang)(bang)(bang)料加工。

這種拉(la)料方法的優點(dian)是投入少，改造周期短，夾(jia)緊力較大，拉(la)出棒料的長度比較精準，缺點(dian)是需要用戶對數控系統和(he)電(dian)氣(qi)有(you)相當的了解，并具備一定(ding)的電(dian)氣(qi)調試能力。

④普通(tong)氣缸結(jie)合三(san)爪(zhua)手指(zhi)氣缸實現短料自(zi)動送料

首先購(gou)買一(yi)只小直徑的(de)三爪(zhua)(zhua)手(shou)(shou)(shou)指(zhi)氣(qi)缸(gang)，接上(shang)氣(qi)管，用數(shu)控(kong)(kong)系統的(de)I/O輸出來控(kong)(kong)制氣(qi)缸(gang)，同時(shi)(shi)設定M代(dai)碼(ma)定義，將三爪(zhua)(zhua)手(shou)(shou)(shou)指(zhi)氣(qi)缸(gang)安(an)裝(zhuang)在排刀座上(shang)；然后在車床(chuang)主軸一(yi)側的(de)鈑(ban)金上(shang)開(kai)一(yi)個(ge)孔(kong)(kong)，孔(kong)(kong)的(de)高(gao)度和三爪(zhua)(zhua)手(shou)(shou)(shou)指(zhi)氣(qi)缸(gang)的(de)中心高(gao)一(yi)致，孔(kong)(kong)上(shang)安(an)裝(zhuang)一(yi)根直滑(hua)道(dao)，滑(hua)道(dao)末端安(an)裝(zhuang)一(yi)個(ge)普通小直徑氣(qi)缸(gang)，同時(shi)(shi)安(an)裝(zhuang)一(yi)根斜滑(hua)道(dao)到車床(chuang)外部，和一(yi)個(ge)振動盤的(de)軌道(dao)對接，用數(shu)控(kong)(kong)系統的(de)I/O輸出來控(kong)(kong)制該氣(qi)缸(gang)，同時(shi)(shi)設定M代(dai)碼(ma)定義。

自動送(song)料實現方法：通過振(zhen)動盤(pan)將(jiang)(jiang)短坯料排序到(dao)斜滑(hua)道，通過重力(li)滑(hua)到(dao)直滑(hua)道處；三(san)爪手指氣(qi)缸移(yi)動到(dao)直滑(hua)道的(de)出口處，普通氣(qi)缸將(jiang)(jiang)工(gong)件推(tui)入(ru)(ru)三(san)爪手指氣(qi)缸，三(san)爪手指氣(qi)缸夾(jia)緊工(gong)件；車(che)床卡盤(pan)松(song)開，三(san)爪手指氣(qi)缸將(jiang)(jiang)工(gong)件遞入(ru)(ru)卡盤(pan)，卡盤(pan)夾(jia)緊，主軸旋轉，開始加工(gong)，周而(er)復始。

這(zhe)種拉料(liao)方法的(de)優點(dian)是(shi)投入不大(da)，效率(lv)高于(yu)關節(jie)式和桁(heng)架式機(ji)(ji)械手，配上①中的(de)毛坯長(chang)(chang)棒料(liao)支撐裝置即可(ke)兼容長(chang)(chang)料(liao)自動(dong)送料(liao)，缺點(dian)是(shi)需要對數(shu)控(kong)系統(tong)和電氣有(you)相當的(de)了解(jie)，并具備設備的(de)調試改(gai)(gai)造(zao)能力，改(gai)(gai)造(zao)周期相對較長(chang)(chang)，有(you)些數(shu)控(kong)車床上不一(yi)定有(you)改(gai)(gai)造(zao)的(de)空間，比較適合在機(ji)(ji)床廠家推廣此技術。

通過合適(shi)的方(fang)法和部分自(zi)制(zhi)件來(lai)實施數控車床自(zi)動化，可以有效降低投資(zi)成本(ben)，減(jian)少維(wei)護難度(du)和使用費(fei)用，何(he)樂不為？

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