★武漢華中數控股份有限公司

河南漯河，在占地約13萬(wàn)平方米的利通流體智慧產(chǎn)業(yè)園里，一間間看似普通的工廠(chǎng)車(chē)間，只有三兩工人來(lái)回走動(dòng)，機床此刻正在有條不紊，全力運轉。

車(chē)間里正在生產(chǎn)的是對我國現代化建設至關(guān)重要的零部件——液壓流體連接件。液壓產(chǎn)品作為制造業(yè)的通用基礎零部件，其下游行業(yè)分布較廣。我國液壓產(chǎn)品的下游行業(yè)以工程機械、汽車(chē)、重型機械、機床工具等為主，其中工程機械占44%。由此可見(jiàn)，有工程建設的地方就一定有大量液壓流體連接件的應用，在當前大基建高速發(fā)展的時(shí)期，液壓流體連接件的市場(chǎng)十分廣闊。

管接頭的質(zhì)量對液壓系統的安全運行起著(zhù)至關(guān)重要的作用。液壓管接頭的生產(chǎn)主要由數控車(chē)床加工完成。主要加工要求有：

·高速加工：液壓軟管的廣泛應用代表著(zhù)管接頭的需求量同步增長(cháng)，因此管接頭的生產(chǎn)需要大批量快速的交付，生產(chǎn)效率越高，則在單位時(shí)間內產(chǎn)生的經(jīng)濟效益越高。

·高精加工：因管接頭在密封、防止拔脫、流體通過(guò)液阻上的高標準要求，加工時(shí)工件尺寸需穩定，加工精度要控制在0.02mm以?xún)?，且刀紋均勻，圓弧無(wú)接刀痕。

·安全加工：數控機床的操作由人工進(jìn)行，在加工現場(chǎng)保障生產(chǎn)人員的安全是第一要務(wù)。

·智能化管理：管接頭的生產(chǎn)車(chē)間由批量數控機床組成，車(chē)間的生產(chǎn)狀態(tài)監控統計、數據溯源及機床的運營(yíng)維護等需要數字化車(chē)間解決方案來(lái)實(shí)現智能化管理。

2019年，利通液壓項目全面投產(chǎn)后，各類(lèi)軟管產(chǎn)銷(xiāo)量達1.2億米，流體連接件產(chǎn)量將達3500萬(wàn)套。但市場(chǎng)永遠是千變萬(wàn)化的，2020年出現的新冠疫情，讓這所企業(yè)遇到了巨大的挑戰。生產(chǎn)線(xiàn)擴大以后，車(chē)間規模也越來(lái)越大，設備越來(lái)越多，但工人短缺，管理工作繁雜。

這時(shí)，華中數控聯(lián)合機床廠(chǎng)給利通提供了一套完善的自動(dòng)化解決方案。目前，流體連接件生產(chǎn)車(chē)間由近200臺配置華中8型數控系統的車(chē)床組成。

1 高速加工

利通科技投產(chǎn)的新產(chǎn)業(yè)園位于河南省漯河市國家級漯河經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區。相對于老城區，新產(chǎn)業(yè)園的地理位置偏僻，年輕人認為機加工工作環(huán)境差、工作內容枯燥繁瑣，這給招工帶來(lái)了很大的困難。管理人員向華中數控提出了最急迫的需求——如何在減少工人的情況下保證生產(chǎn)節奏。華中數控給出了如下解決方案。

1.1 自動(dòng)化加工：車(chē)床+桁架機械手

華中8型車(chē)床數控數控系統具備完善的自動(dòng)化接口，可實(shí)現一臺數控系統同時(shí)對數控機床+桁架式機械手+料倉的自動(dòng)化集成控制，滿(mǎn)足用戶(hù)對產(chǎn)量及生產(chǎn)節拍的極致追求，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

圖1 機床+機械手雙通道控制

在沒(méi)有用機械手自動(dòng)化加工之前，1個(gè)工人最多只能操作3臺機床，應用了桁架機械手后，現在1個(gè)熟練的工人可以管理3個(gè)由3個(gè)機床組成的加工島，共9臺機床，人工成本節省了60%，采用機械手上下料后，單臺的生產(chǎn)效率提升了大約20%。

機械手自動(dòng)化加工流程：

（1）將平行料倉全部排滿(mǎn)，按照毛坯緊貼定位孔與限位板的原則排列。

（2）機械手從平行料倉抓取毛胚，行走到機床上方，等待機床加工完成。

（3）加工完成后，機械手進(jìn)入機床內部，取下半成品，裝夾毛胚。

（4）機械手離開(kāi)機床，啟動(dòng)加工，同時(shí)將半成品放置于翻轉部分。

（5）翻轉工作臺將工件進(jìn)行翻轉。

（6）機械手夾取翻轉完成后的半成品，等待加工完成。

（7）加工完成后，機械手進(jìn)入機床內部，取下成品，同時(shí)將成品放回平行料倉原位置。

（8）重復以上操作，直至料倉毛胚全部完成（不必等待料倉全部完成就可裝卸料）。

1.2 高速伺服換刀

為了提高效率，車(chē)床都會(huì )配置伺服刀塔，一般都是選用的第三方驅動(dòng)電機會(huì )影響換刀效率，華中系統可以單獨開(kāi)一個(gè)軸用來(lái)控制伺服刀塔，系統的伺服參數自學(xué)習技術(shù)可以?xún)?yōu)化最佳性能，使得換刀加速度可以達到1G以上。T1到T2近端換刀時(shí)間只需0.18s，T1到T5遠端換刀只要0.4s。

2 高精加工

液壓管接頭對于密封性有超高的要求，反饋到加工中即內圓精度和外圓光潔度的加工誤差要嚴格控制，這是對華中8型車(chē)床系統加工精度的考驗。在此采用過(guò)象限突跳補償解決方案。

圖2 過(guò)象限突跳補償

針對車(chē)床在圓弧加工中有接刀痕和象限痕的問(wèn)題，華中8型系統在加工中建立速度補償模型，在軸反向時(shí)對伺服進(jìn)行速度補償，抵消摩擦力滯后影響，消除象限刀紋，提高了曲面加工表面質(zhì)量。

3 安全加工

在上了桁架機械手進(jìn)行自動(dòng)上下料后，發(fā)現車(chē)床在切削過(guò)程中產(chǎn)生的鐵屑會(huì )纏繞在工件表面，會(huì )刮壞工件，影響工件表面質(zhì)量，更嚴重的是鐵屑纏在工件上，影響機械手對工件的抓取，稍有不慎，還會(huì )割傷操作工人，造成安全事故。因此，解決鐵屑纏繞在管接頭零件上的問(wèn)題，就是保障了加工過(guò)程中的安全性、連續性。

華中數控研發(fā)的車(chē)床自動(dòng)斷屑技術(shù)，利用切削軸向的低頻往復移動(dòng)，形成“空振”時(shí)間，將切屑細碎化后間斷排除。此功能不降低加工效率，并且可通過(guò)參數調整斷屑性能。

無(wú)論是針對軟管接頭類(lèi)零件的外圓斷屑還是內孔斷屑，都可以做到與進(jìn)口系統一樣，完全不降車(chē)削加工效率，同時(shí)對光潔的損失降到最低，在保證安全加工的前提下提升了機械手自動(dòng)化上下料效率。

4 便捷操作

利通科技在擴充生產(chǎn)車(chē)間規模時(shí)，批量配套了華中數控的車(chē)床系統，但原有的少量配備其他品牌數控系統的車(chē)床也還在繼續使用，這就要求華中數控在系統的便捷操作和易調試方面有驚艷的表現。

4.1 軟硬件對標日系系統

原有系統的操作工人能夠快速地上手華中系統，免去培訓學(xué)習的時(shí)間，操作中不會(huì )出現錯誤耽誤生產(chǎn)。

4.2 手動(dòng)SMT功能

“手動(dòng)MST”又名“手動(dòng)數值指令”，該功能通過(guò)簡(jiǎn)單的操作，即可實(shí)現主軸的轉速變更、啟動(dòng)、停止及指定刀具的調用選擇和主軸刀具更換等動(dòng)作。當按下M、S、T按鍵時(shí)，加工配置要跳出一個(gè)自定義配置界面。

·當按下M時(shí)用于設定M代碼，當輸入完成按確定后M代碼會(huì )執行（大部分M代碼執行需要循環(huán)啟動(dòng)，這里需要跳過(guò)該條件，將可以在非自動(dòng)、非MDI模式下運行的M代碼運行），例如寫(xiě)下M8，點(diǎn)擊輸入后會(huì )立刻開(kāi)始噴冷卻液；

·當主軸在旋轉時(shí)輸入S會(huì )改變主軸轉速；

·按下T可以輸入T以換刀。

5 智能車(chē)間云上“管”家

車(chē)間規模擴大意味著(zhù)管理難度的升級。數字經(jīng)濟是企業(yè)發(fā)展的新動(dòng)能，數字化轉型是企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。那么數字化車(chē)間如何打造、如何管理呢？小車(chē)間如何實(shí)現輕量級數字化車(chē)間整體解決方案呢？

華中8型iNC-Cloud云車(chē)間解決方案能夠實(shí)現。iNC-Cloud是華中數控自主研發(fā)的集設備互聯(lián)、邊緣計算、設備運維、數字車(chē)間為一體的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，能夠實(shí)現的功能有：

（1）數字化車(chē)間解決方案

·加工訂單跟蹤管理；

·工藝文件一鍵傳輸；

·無(wú)紙化工人績(jì)效考核；

·設備監控統計；

·高效的移動(dòng)端、PC端聯(lián)合辦公。

（2）設備全生命周期運維解決方案

圖3 設備全生命周期運維解決方案

（3）多源異構制造裝備數據互聯(lián)車(chē)間除了配套華中系統的機床，還有部分配套其他品牌系統的機床，這種情況在很多加工車(chē)間出現。華中數控iNC-Cloud能夠提供設備互聯(lián)解決方案，iNC-Box可以讓所有設備都使用NC-Link語(yǔ)言與云平臺連接，解決不同來(lái)源的數據采集問(wèn)題。

（4）工業(yè)大數據清洗、匯聚、存儲、邊緣計算當數據完成采集后，數據的匯總、存儲、后臺計算以及保密都成了下一步需要考慮的問(wèn)題。iNCEdge邊緣計算解決方案無(wú)需自建數據中心，提供數據采集、清洗、匯聚、存儲一條龍服務(wù)，還可以和用戶(hù)指定的第三方云服務(wù)商集成。

隨著(zhù)市場(chǎng)競爭的日益激烈，利通科技在車(chē)間建設之初便提出了數字化轉型的需求。在華中數控的幫助下，他們完成了初期的數字化車(chē)間改造，實(shí)現了從人工操作、人工記錄的傳統作業(yè)方法，到智能機械手進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)的轉型升級。如今在車(chē)間內，數字化設備高速有序運轉，車(chē)間看板上準確地報告著(zhù)每臺設備的生產(chǎn)情況和物料狀態(tài)，產(chǎn)品質(zhì)量檢驗結果也一目了然。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年11月刊