黃仁興，任華林

（浙江萬(wàn)里揚(yáng)股份有限公司，浙江 金華 321025）

齒輪主要加工設(shè)備包括數(shù)控車(chē)床、滾齒機(jī)、插齒機(jī)、剃齒機(jī)和倒角機(jī)。本文所述的齒輪自動(dòng)生產(chǎn)新模式也稱(chēng)為直齒輪加工自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。手動(dòng)將坯料放置在空白的儲(chǔ)存架上，自動(dòng)線(xiàn)上操作，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)裝卸，鏈板生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)工件之間運(yùn)輸?shù)募庸ぴO(shè)備，齒輪加工完成后，手動(dòng)送入成品料架。配套設(shè)備包括工業(yè)機(jī)器人，存儲(chǔ)架，鏈板線(xiàn)和孔。

1 變速箱齒輪加工自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的研發(fā)

基于目前對(duì)齒輪加工技術(shù)的研究和設(shè)備技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀的研究發(fā)現(xiàn)，汽車(chē)齒輪箱齒輪加工自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的研發(fā)需要集中在以下幾個(gè)方面。

1.1 應(yīng)用環(huán)保高速干式加工工藝

當(dāng)執(zhí)行切削技術(shù)時(shí)，切削油不被使用并且減少量減少。齒輪采用傳統(tǒng)的車(chē)削，滾齒，倒角，去毛刺，剃齒等工藝流程，目前仍是主流，但整體解決方案主要基于環(huán)保。使用干式加工還可以減少對(duì)環(huán)境造成污染的油霧量并控制其對(duì)健康的不利影響。各公司可根據(jù)各自的技術(shù)成熟度選擇干車(chē)削和水基切削液，以減少油霧對(duì)人體和環(huán)境的不利影響。在進(jìn)行車(chē)削加工時(shí)，不使用切削油。滾齒加工可應(yīng)用于我國(guó)生產(chǎn)的新型高速干式滾齒機(jī)，然后選擇環(huán)保安全，全干式滾齒加工工藝，徹底放棄切削液，不僅可以降低成本，還可以改善整體加工速度快，整個(gè)施工過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)油霧，不但可以避免環(huán)境污染，還可以減少對(duì)健康的不良影響和對(duì)操作人員的危害。

1.2 可重組的模塊化齒輪自動(dòng)加工工藝

在鏈輪加工過(guò)程中，集成的CHS20平行雙主軸車(chē)削中心可用于輔助車(chē)削過(guò)程。根據(jù)模塊化齒輪的緊湊性，增加了在線(xiàn)桁架機(jī)械手和鉸接機(jī)器人的設(shè)計(jì)，增加了模塊化齒輪加工工藝，使整個(gè)齒輪加工自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行更平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)連接更加緊湊。該工藝使傳統(tǒng)的雙窗口工藝能夠在單臺(tái)車(chē)床上完成，節(jié)省資源并提高生產(chǎn)和加工效率。機(jī)床可以采用平行刀架和雙刀架的平行刀架和內(nèi)部機(jī)器人，使刀盤(pán)兩側(cè)自動(dòng)夾緊，實(shí)現(xiàn)齒輪的自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化。這樣可以提高機(jī)床的整體剛性，并且可以形成清晰明確的切削區(qū)域，使得整個(gè)工藝過(guò)程中，加上漏斗式的內(nèi)部保護(hù)技術(shù)，不僅可以提高效率和精度，還可以有效防止發(fā)生的安全問(wèn)題。

2 變速箱齒輪加工自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的應(yīng)用

我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)汽車(chē)齒輪加工自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的成功開(kāi)發(fā)，將為我國(guó)汽車(chē)齒輪箱齒輪加工提供先進(jìn)科學(xué)的解決方案，減少對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的依賴(lài)，提高我國(guó)汽車(chē)零部件加工業(yè)技術(shù)水平和競(jìng)爭(zhēng)力。下面介紹三種典型的汽車(chē)齒輪傳動(dòng)自動(dòng)線(xiàn)路處理方案。

2.1 獨(dú)立桁架機(jī)械手實(shí)現(xiàn)物流自動(dòng)化的齒輪

這種自動(dòng)線(xiàn)綜合設(shè)備按工藝流程排列，排列成直線(xiàn)，獨(dú)立控制的桁架機(jī)械手，通過(guò)與一體機(jī)床的互動(dòng)交流，完成一體化機(jī)床之間齒輪零件的自動(dòng)傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物流自動(dòng)化，性?xún)r(jià)比更好。該程序的特點(diǎn)：對(duì)集成機(jī)床的要求和變化是最小的，并且更容易實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備的集成，但很難控制各個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)拍一致性，對(duì)換不同節(jié)拍的新產(chǎn)品比較麻煩。該解決方案也是齒輪加工公司對(duì)基于精益生產(chǎn)布局的現(xiàn)有手動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換選項(xiàng)（見(jiàn)圖1）。該解決方案是齒輪加工機(jī)械制造商早期推出的一種自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)施解決方案，該生產(chǎn)線(xiàn)只能通過(guò)完善集成式自動(dòng)裝卸設(shè)備來(lái)實(shí)施。

圖1 方案一

2.2 內(nèi)嵌桁架機(jī)械手模塊化齒輪加工單元的組線(xiàn)方案

它是全新設(shè)計(jì)的嵌入式桁架機(jī)械手（或鉸接式機(jī)器人）的模塊化齒輪加工單元的在線(xiàn)方法，該解決方案實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)齒輪加工生產(chǎn)線(xiàn)的建立更靈活，結(jié)構(gòu)更緊湊；自動(dòng)化線(xiàn)序綜合機(jī)器全部配備桁架機(jī)械手，工件通過(guò)機(jī)床之間的傳遞通道在機(jī)器人之間傳遞，實(shí)現(xiàn)物流自動(dòng)化。這個(gè)方案是近期和未來(lái)階段，齒輪制造機(jī)床制造商推薦的實(shí)施方案，也是汽車(chē)變速箱齒輪加工公司在新線(xiàn)時(shí)自動(dòng)選擇主程序（見(jiàn)圖2）。該解決方案是針對(duì)齒輪制造機(jī)床制造商的靈活的可重新配置和緊湊結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化陣容要求。

圖2 方案二

2.3 關(guān)節(jié)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)物流自動(dòng)化的自動(dòng)化加工單元(線(xiàn))

在最近的汽車(chē)齒輪加工中，聯(lián)合機(jī)器人已被應(yīng)用于齒輪的自動(dòng)加載和卸載。鉸接式機(jī)器人廣泛應(yīng)用于車(chē)身焊接和噴漆等汽車(chē)行業(yè)。該組建立在一個(gè)自動(dòng)處理單元中。關(guān)節(jié)機(jī)器人（機(jī)器人）負(fù)責(zé)單件設(shè)備或負(fù)責(zé)2至3件設(shè)備的自動(dòng)裝載和卸載。聯(lián)合機(jī)器人建立自動(dòng)處理單元以滿(mǎn)足場(chǎng)地的需求；這個(gè)解決方案也可以用作汽車(chē)。程序特點(diǎn)：關(guān)節(jié)機(jī)器人裝卸靈活性高，裝卸空間和路徑靈活。齒輪加工公司由自動(dòng)化替代現(xiàn)有的齒輪加工手動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備（見(jiàn)圖3）。

圖3 方案三

3 齒輪自動(dòng)化生產(chǎn)模式

以下介紹大型車(chē)間自動(dòng)化項(xiàng)目的生產(chǎn)模式。

3.1 毛坯儲(chǔ)料架和成品儲(chǔ)料架

這個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)上有12個(gè)工作站。將空白手動(dòng)放置在轉(zhuǎn)盤(pán)上。轉(zhuǎn)盤(pán)在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)有一個(gè)工作臺(tái)（進(jìn)給水平）。每個(gè)工作站有大約20個(gè)空白堆疊。其中一個(gè)空白被刪除，并在該站下方提供一個(gè)頂升裝置。機(jī)器人可以設(shè)置最高位置。在抓住這一行毛坯后，轉(zhuǎn)盤(pán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，下一排毛坯轉(zhuǎn)移到機(jī)器人I的加載位置，由機(jī)器人I抓住。頂部毛坯去掉后，頂起裝置開(kāi)始工作，下一個(gè)粗糙部分送到頂部，操縱器I下一次取材料。成品收納架與空白收納架結(jié)構(gòu)相同，操作顛倒，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂III的卸料操作。重復(fù)這一操作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料。完成的儲(chǔ)物架裝滿(mǎn)物料后，會(huì)發(fā)出信號(hào)并手動(dòng)執(zhí)行送料操作。

3.2 鏈板線(xiàn)A和鏈板線(xiàn)B

鏈板線(xiàn)A用于實(shí)現(xiàn)它們之間OP1的運(yùn)輸。由于數(shù)控車(chē)床1和數(shù)控車(chē)床2的尺寸較大，機(jī)械手I和機(jī)械手II的運(yùn)動(dòng)范圍受到限制。在左端，鏈板A上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)OP1在其上方，并將OP1傳送到右端。機(jī)械手I將OP1放置在鏈板線(xiàn)A上。傳感器檢測(cè)材料并發(fā)送信號(hào)。有定位機(jī)制。鏈板線(xiàn)B和鏈板線(xiàn)A的功能類(lèi)似，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人臂II和機(jī)器人臂III向OP3的運(yùn)輸。機(jī)器人手臂II啟動(dòng)。每個(gè)操縱器在執(zhí)行結(jié)束時(shí)都有兩個(gè)抓手。一個(gè)夾具負(fù)責(zé)處理設(shè)備的進(jìn)料操作，一個(gè)夾具負(fù)責(zé)供給加工設(shè)備，就像人類(lèi)的雙手一樣，它可以實(shí)現(xiàn)快速裝卸。機(jī)器人I對(duì)應(yīng)于CNC車(chē)床1的裝卸，機(jī)器人II對(duì)應(yīng)于CNC車(chē)床2的裝卸，而機(jī)器人III對(duì)應(yīng)于滾齒機(jī)，倒角機(jī)和剃須機(jī)的裝卸，其中滾齒機(jī)機(jī)器，倒角機(jī)和剃須機(jī)進(jìn)行加工需要將工件放在干燥機(jī)上，經(jīng)過(guò)干燥后，機(jī)器人III再進(jìn)行下一道工序的裝卸。

3.3 總控臺(tái)

它可以用于由數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人組成的自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，也可以連接到工廠(chǎng)局域網(wǎng)，支持遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控，過(guò)程管理等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化與信息，網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫集成。為整套正齒輪加工自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)發(fā)的定制控制界面，可實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)中各個(gè)模塊的各種狀態(tài)信息和設(shè)備操作功能的顯示。例如，數(shù)控車(chē)床加工時(shí)間較長(zhǎng)，可在機(jī)器人手II上放置數(shù)控車(chē)床；III對(duì)應(yīng)更多的加工設(shè)備，可以建立更多的單元，然后使用鏈板生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行OP2交貨。上述正齒輪加工自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)是一種新的齒輪加工方式，可根據(jù)各工序的加工時(shí)間配置加工設(shè)備的數(shù)量。根據(jù)不同情況，可以配置加工設(shè)備和機(jī)器人的數(shù)量，布局靈活，可以提高設(shè)備使用率和生產(chǎn)效率。

4 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)化技術(shù)是部分取代勞動(dòng)力，降低勞動(dòng)強(qiáng)度并提高處理效率的解決方案，使勞動(dòng)者從事相對(duì)容易的服務(wù)工作，是科技進(jìn)步和人類(lèi)社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)的體現(xiàn)。因此，針對(duì)我國(guó)汽車(chē)齒輪加工行業(yè)的升級(jí)需求，汽車(chē)齒輪加工自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的自主研發(fā)是機(jī)床設(shè)備制造業(yè)的一項(xiàng)重要任務(wù)，是機(jī)床制造企業(yè)升級(jí)換代的必然選擇技術(shù)并提升其能力。自動(dòng)化加工節(jié)省勞動(dòng)力成本，同時(shí)提高加工效率和加工精度，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。