零件在检验、存储和装配前必须要清洗及去毛刺;切屑必须随时被排除、运走并回收利用;切削液的回收、净化和再利用,可以减少污染,保护工作环境。有些自动化制造系统(AMS)集成有清洗站和去毛刺设备,可实现清洗及去毛刺自动化。
生产线辅助设备
在自动化制造过程中,为了提高自动线的生产效率和零件的加工质量,用于完成零件的运储、翻转、清洗、去毛刺及切屑和切削液的处理的设备。
- 英文名称
- auxiliary equipments
- 所属学科
- 机械工程
清洗站有许多种类、规格和结构。一般按其工作是否连续可分为间歇式(批处理式)和连续通过式(流水线式)。批处理式清洗站用于清洗质量和体积较大的零件,属中小批量清洗;流水线式清洗站用于零件通过量大的场合。
批处理式清洗机有倾斜封闭式清洗机、工件摇摆式清洗机和机器人式清洗机。机器人式清洗机是用机器人操作喷头,工件固定不动。有些大型批处理式清洗站内部有悬挂式环形有轨车,工件托盘安放在环形有轨车上,绕环形轨道做闭环运行。流水线式清洗站用辊子传送带运送工件。零件从清洗站的一端送入,在通过清洗站的过程中被清洗,在清洗站的另一端送出,再通过传送带与托盘交接机构相连接,进入零件装卸区。
有些AMS不使用专门的清洗设备,切削加工结束后,在机床加工区用高压切削液冲洗工件、夹具,用压缩空气通过主轴孔吹去残留的切削液。这种方法可节省清洗站的投资、零件搬运和等待时间,但零件清洗占用机床切削加工时间。
最常用的去毛刺方法有机械法、振动法、热能法、电化学法等。
机械法去毛刺包括在AMS中使用工业机器人,机器人手持钢丝刷、砂轮或油石打磨毛刺。打磨工具安放在工具存储架上,根据不同零件和去毛刺的需要,机器人可自动更换打磨工具。机械法去毛刺常用的工具有砂带、金属丝刷、塑料刷、尼龙纤维刷、砂轮及油石等。
振动法去毛刺机适用于清除小型回转体或棱体零件的毛刺。零件分批装入一个筒状的大容器罐内,用陶瓷卵石作为介质,卵石大小因零件类型、尺寸和材料而异。盛有零件的容器罐快速往复振动,在陶瓷介质中搅拌零件,以去毛刺和氧化皮。振动强烈程度可以改变,猛烈地搅拌用于恶劣型毛刺,柔缓地搅拌用于精密零件的打磨和研磨。
振动去毛刺法包括回转滚筒法、振动滚筒法、离心滚筒法、涡流滚筒法、旋磨滚筒法、往复槽式法、磨料流动槽式法、摇动滚筒法、液压振动滚筒法、磨料流去毛刺法、电流变液去毛刺法、磁流变液去毛刺法及磁力去毛刺法等。
喷射去毛刺法是利用一定的压力和速度将去毛刺介质喷向零件,以达到除毛刺的效果。喷射去毛刺法包括水平喷射去毛刺、喷丸去毛刺、抛丸去毛刺、气动磨料流去毛刺、液体珩磨去毛刺、浆液喷射去毛刺和低温喷射去毛刺等。
热能法去毛刺是利用高温除毛刺和飞边。将需去毛刺的零件放在坚固的密封室内,然后送入一定量的、经充分混合的、具有一定压力的氢气和氧气,经火花塞点火后,混合气体瞬时爆炸,放出大量的热,瞬时温度高达3300℃以上,毛刺或飞边燃烧成火焰,立刻被氧化并转化为粉末,前后经历时间25~30秒,然后用溶剂清洗零件。
热能法去毛刺的优点是能极好地除去零件所有表面上的多余材料,即使是不易触及的内部凹入部位和孔相贯部位也不例外。热能法去毛刺适用零件范围广,包括各种黑色金属和有色金属。
电化学法去毛刺是通过电化学反应将工件上的材料溶解到电解液中,对工件去毛刺或成形。与工件型腔形状相同的电极工具作为负极,工件作为正极,直流电流通过电解液。电极工具进入工件时,工件材料超前电极工具被溶解。电化学法通过调节电流来控制去毛刺和倒棱,材料去除率与电流大小有关。
电化学法去毛刺的过程慢,优点是电极工具不接触工件,无磨损,去毛刺过程中不产生热量,因此不引起工件热变形和机械变形。高硬度材料非常适合用电化学法去毛刺。
工件输送装置是自动线中最重要的辅助设备,它将被加工工件从一个工位传送到下一个工位,为保证自动线按生产节拍连续地工作提供条件,并从结构上把自动线的各台自动机床联系成为一个整体。
工件输送装置的形式与自动线工艺设备的类型和布局、被加工工件的结构和尺寸特性以及自动线工艺过程的特性等因素有关,因而其结构型式也是多样的。在加工某些小型旋转体零件(例如盘状,环状零件,圆柱滚子,活塞销和齿轮等)的自动线中,常采用输料槽作为基本输送装置。输料槽有利用工件自重输送和强制输送两种形式。自重输送的输料槽又称滚道,它不需要其他动力源和特殊装置,因而结构简单。对于小型旋转体工件,大多采用以自重滚送的办法实现自动输送。对于体积较大和形状复杂的零件,可以采用各种输送机械强制输送。
自动线上所采用的夹具,可归纳为两种类型,即固定式夹具与随行式夹具。
固定式夹具即附属于每一加工工位,不随工件输送而移动的夹具,固定安装于机床的某一部件上,或安装于专用的夹具底座上。这类夹具亦分为两种类型:一种是用于钻、镗、铣和攻螺纹等加工的夹具,在加工过程中固定不动;另一种是工件和夹具在加工时尚需做旋转运动。前者多用于箱体、壳体、盖和板等类型的零件加工或组合机床自动线中,后者多用于旋转体零件的车、磨、齿形加工等自动线中。
随行式夹具为随工件一起输送的夹具,适用于缺少可靠的输送基面、在组合机床自动线上较难用输送带直接输送的工件。此外,对于有色金属工件,如果在自动线中直接输送时其基面容易磨损,也须采用随行夹具。
在加工过程中,工件有时需要翻转或转位以改换加工面。在通用机床或专用机床自动线中加工中、小型工件时,其翻转或转位常常在输送过程或自动上料过程中完成。在组合机床自动线中,需设置专用的转位装置。这种装置可用于工件的转位,也可以用于随行夹具的转位。
为了使自动线能在各工序的节拍不平衡的情况下连续工作较长的时间,或者在某台机床更换调整刀具或发生故障而停歇时保证其他机床仍能正常工作,必须在自动线中设置必要的储料装置,以保持工序间(工段间)具有一定的工件储备量。
储料装置通常可以布置在自动线的各个分段之间,也有布置在每台机床之间的。对于加工某些小型工件或加工周期较长的工件的自动线,工序间的储备量常建立在连接工序的输送设备(例如输料槽、提升机构及输送带)上。根据被加工工件的形状大小、输送方式及要求的储备量的大小不同,储料装置的结构型式也不相同。
在切削加工自动线中,切屑源源不断地从工件上流出,如不及时排除,就会堵塞工作空间,使工作条件恶化,影响加工质量,甚至使自动线不能连续地工作。因此,排屑装置是自动线不可缺少的辅助装置。