楊紅軍

(寶雞機床集團有限公司，陜西寶雞 721013)

滾動軸承作為機電產(chǎn)品中非常重要的配套件，絕大多數(shù)產(chǎn)品已形成標準化、系列化，其生產(chǎn)制造的特點為品種多、生產(chǎn)批量大，因此，軸承的生產(chǎn)適合采用高效率專用設備。內外套圈是軸承中最大的零件，其車加工是軸承生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，也是國內軸承生產(chǎn)的主要瓶頸之一。目前國內軸承套圈精車加工技術水平參差不齊，加工設備檔次、種類較多。但從精車機床規(guī)格來看具有一個明顯的特點，小規(guī)格套圈(φ80 mm以下)精車自動制造設備已有廠家生產(chǎn)，市場應用也不錯，大規(guī)格套圈(φ80～200 mm)精車自動生產(chǎn)設備鮮有機床廠家研發(fā)生產(chǎn)。因缺少相應設備和其他多種因素制約，目前國內軸承制造業(yè)大規(guī)格套圈的精車加工主要靠單人單機來完成。

在金融危機、國家宏觀政策的影響下，軸承制造行業(yè)必須面對以下問題:首先，大規(guī)格軸承的市場份額越來越大，軸承產(chǎn)品的市場需求結構發(fā)生變化;其次，勞動力成本不斷上升，原先廉價人力資源優(yōu)勢已經(jīng)逐漸減弱;最后，社會整體勞動保護觀念在不斷提高。傳統(tǒng)套圈精車加工采用單人單機制造模式不但成本越來越高，產(chǎn)能及加工效率無法繼續(xù)提高，而且人工勞動強度大，操作不安全，不符合勞動保護和制造業(yè)的總體發(fā)展要求，已越來越不適應軸承未來的生產(chǎn)需求。

寶雞機床集團針對軸承制造業(yè)的現(xiàn)狀，為解決軸承制造行業(yè)發(fā)展的當務之急，服務行業(yè)用戶，根據(jù)對市場的分析調研，研發(fā)了大型軸承套圈精車自動生產(chǎn)線。該自動生產(chǎn)線在PLC控制的單元機中配有大容量料庫、自動上料系統(tǒng)，自動下料系統(tǒng)及下料庫，一次上料可長時間連續(xù)加工，自動完成套圈精車加工的所有過程，基本擺脫套圈車加工生產(chǎn)過程中對人工的依賴。

1 軸承套圈的精車加工工序

普通軸承外套圈的精車加工基本包括:內孔、兩端內外倒角和內滾道溝槽的加工，也可有密封槽的加工。內套圈精車加工包括:內孔、倒內外角、外滾道溝槽。詳細加工部位如圖1所示。

2 精車生產(chǎn)線的總體思路與布局

根據(jù)加工工序內容，內外套圈精車加工生產(chǎn)線由4臺單元機組成，按加工部位和先后順序分為A、B、C、D單元:首臺為A單元，套圈外圓夾持，加工套圈內孔，含有儲料庫;第2臺為B單元，工件外圓夾持，用于工件一端內外倒圓角;第3臺為C單元，工件外圓夾持，用于工件另一端內外倒圓角;第4臺為D單元，內圈為漲內孔夾持，外圈為外圓夾持，用于工件滾道溝槽的切制，含有接料儲料庫。自動生產(chǎn)線總體布局見圖2。

進料儲料庫處于A單元前端，工件在進料儲料庫中自動進入A單元機，在A機加工完后，經(jīng)過A機接料機械手直接送入B機的進料提升機。以此類推，直到D機加工完后，完成的工件由D機機械手堆放入接料儲料庫中，等待人工批量取出。B機加工后，接料機械手接出工件后有一套工件翻轉掉頭機構，工件經(jīng)掉頭后才進入C機，實現(xiàn)掉頭倒角功能。

3 單元機的主要參數(shù)、結構

3.1 主要參數(shù)(表1)

3.2 結構

單元機中主機采用平床身結構，主軸箱采用六檔機械變速結構，進給采用液壓驅動，自動上下料使用氣動驅動，全部控制由PLC系統(tǒng)完成。結構如圖3所示。

表1 主要規(guī)格參數(shù)

在單元機內部，工件套圈首先需堆入螺旋上料庫［1］，工件套圈依靠自重依次滾入提升機入口，由提升機逐個提至傾斜料道等待加工。傾斜料道末端分揀機構將工件逐個分開并推入上料機械手進口，上料機械手進料后下行將工件推入主軸夾具內，夾具將工件夾緊后上料機械手上行復位，主機加工完成后，下料機械手伸出，位于主軸內部的推料機構將工件推出落入下料機械手接料斗，下料機械手縮回將完成的工件存入下料庫中，或流入下一臺單元機的提升機入口。

4 自動生產(chǎn)線的過程控制

4.1 單元機的控制流程

生產(chǎn)線內每臺單元機都有一套完整的系統(tǒng)，包括上料部件、上料機械手、主機及下料機械手等，每臺單元機各擁有一套PLC控制系統(tǒng)，能判斷本單元機的進料、出料狀態(tài)，控制上下料和加工過程。例如:當進料缺料達到一定時間，本機停止運行;當出料堆積超過一定時間，本機停止;工件進料訊號到時，如出料無堆積，機床再次啟動循環(huán)。

圖4為單元機流程控制過程。為使生產(chǎn)效率最大化，單元機采用串并混合控制流程，在動作不干涉、不影響加工的前提下，將一些動作流程放在了主流程之外，與主流程并行動作，不占用主流程時間，這樣就簡化了主流程，有效縮短了主流程循環(huán)時間，進一步提高加工效率。圖4中實線為主動作流程，虛線部分為并行動作流程［2］。

4.2 生產(chǎn)線的控制流程

4臺單元機組成自動生產(chǎn)線時，每臺單元機的PLC使用本機的進料狀態(tài)、出料狀態(tài)和本機內部的狀態(tài)信息來控制自己的循環(huán)流程。每臺單元機總的來說有輸入、輸出兩個機械及信息接口，輸入接口與上一臺的輸出接口關聯(lián)，輸出接口與下一臺的輸入接口關聯(lián)，以此實現(xiàn)工件、訊號在生產(chǎn)線內的依次傳遞。在運行過程中，每臺單元機可能有4種狀態(tài):加工比較快、加工比較慢、節(jié)拍剛好和停機。單元機能處理這4種情況，保持生產(chǎn)線的動態(tài)協(xié)調、平衡與連續(xù)運行。例如，主單元加工節(jié)拍比相鄰單元快時可能導致進料缺料或出料堆積，這時本單元暫時停機等待，直到兩信號都解除再繼續(xù)自動運行。

圖5為生產(chǎn)線最后的接料庫滿時，生產(chǎn)線內停止訊號從最后D單元傳遞到A單元及料庫的過程。

5 結語

國內軸承制造行業(yè)，因軸承產(chǎn)品結構變化、勞動力成本、設備改造和環(huán)保等多種因素的作用，傳統(tǒng)的單人單機制造模式已不能適應當前環(huán)境的綜合要求。大規(guī)格軸承套圈精車自動生產(chǎn)線的研制開發(fā)目標是提升軸承制造行業(yè)加工手段，提高制造效率、改善生產(chǎn)環(huán)境，為軸承制造行業(yè)提供新型高效、高自動化加工設備。該設備的研發(fā)符合制造業(yè)總體發(fā)展方向，將對國內軸承制造行業(yè)制造水平的提升產(chǎn)生一定的推動作用。

圖6為生產(chǎn)線的一個單元機。該新產(chǎn)品已在某軸承制造廠使用，反映情況良好。

［1］現(xiàn)代實用機床設計手冊編委會.現(xiàn)代實用機床設計手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2006.

［2］周恩濤.可編程控制器原理及其在液壓系統(tǒng)中的應用［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2007.