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★武漢華中數控股份有限公司

河南漯河，在占地約13萬平方米的利通流體智慧產業園里，一間間看似普通的工廠車間，只有三兩工人來回走動，機床此刻正在有條不紊，全力運轉。

車間里正在生產的是對我國現代化建設至關重要的零部件——液壓流體連接件。液壓產品作為制造業的通用基礎零部件，其下游行業分布較廣。我國液壓產品的下游行業以工程機械、汽車、重型機械、機床工具等為主，其中工程機械占44%。由此可見，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展的時期，液壓流體連接件的市場十分廣闊。

管接頭的質量對液壓系統的安全運行起著至關重要的作用。液壓管接頭的生產主要由數控車床加工完成。主要加工要求有：

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

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

·安全加工：數控機床的操作由人工進行，在加工現場保障生產人員的安全是第一要務。

·智能化管理：管接頭的生產車間由批量數控機床組成，車間的生產狀態監控統計、數據溯源及機床的運營維護等需要數字化車間解決方案來實現智能化管理。

2019年，利通液壓項目全面投產后，各類軟管產銷量達1.2億米，流體連接件產量將達3500萬套。但市場永遠是千變萬化的，2020年出現的新冠疫情，讓這所企業遇到了巨大的挑戰。生產線擴大以后，車間規模也越來越大，設備越來越多，但工人短缺，管理工作繁雜。

這時，華中數控聯合機床廠給利通提供了一套完善的自動化解決方案。目前，流體連接件生產車間由近200臺配置華中8型數控系統的車床組成。

1 高速加工

利通科技投產的新產業園位于河南省漯河市國家級漯河經濟技術開發區。相對于老城區，新產業園的地理位置偏僻，年輕人認為機加工工作環境差、工作內容枯燥繁瑣，這給招工帶來了很大的困難。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節奏。華中數控給出了如下解決方案。

1.1 自動化加工：車床+桁架機械手

華中8型車床數控數控系統具備完善的自動化接口，可實現一臺數控系統同時對數控機床+桁架式機械手+料倉的自動化集成控制，滿足用戶對產量及生產節拍的極致追求，降低生產成本，提高生產效率。

圖1 機床+機械手雙通道控制

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

機械手自動化加工流程：

（1）將平行料倉全部排滿，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，機械手進入機床內部，取下半成品，裝夾毛胚。

（4）機械手離開機床，啟動加工，同時將半成品放置于翻轉部分。

（5）翻轉工作臺將工件進行翻轉。

（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，機械手進入機床內部，取下成品，同時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，車床都會配置伺服刀塔，一般都是選用的第三方驅動電機會影響換刀效率，華中系統可以單獨開一個軸用來控制伺服刀塔，系統的伺服參數自學習技術可以優化最佳性能，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型車床系統加工精度的考驗。在此采用過象限突跳補償解決方案。

圖2 過象限突跳補償

針對車床在圓弧加工中有接刀痕和象限痕的問題，華中8型系統在加工中建立速度補償模型，在軸反向時對伺服進行速度補償，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量。

3 安全加工

在上了桁架機械手進行自動上下料后，發現車床在切削過程中產生的鐵屑會纏繞在工件表面，會刮壞工件，影響工件表面質量，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題，就是保障了加工過程中的安全性、連續性。

華中數控研發的車床自動斷屑技術，利用切削軸向的低頻往復移動，形成“空振”時間，將切屑細碎化后間斷排除。此功能不降低加工效率，并且可通過參數調整斷屑性能。

無論是針對軟管接頭類零件的外圓斷屑還是內孔斷屑，都可以做到與進口系統一樣，完全不降車削加工效率，同時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化上下料效率。

4 便捷操作

利通科技在擴充生產車間規模時，批量配套了華中數控的車床系統，但原有的少量配備其他品牌數控系統的車床也還在繼續使用，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，免去培訓學習的時間，操作中不會出現錯誤耽誤生產。

4.2 手動SMT功能

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

·當按下M時用于設定M代碼，當輸入完成按確定后M代碼會執行（大部分M代碼執行需要循環啟動，這里需要跳過該條件，將可以在非自動、非MDI模式下運行的M代碼運行），例如寫下M8，點擊輸入后會立刻開始噴冷卻液；

·當主軸在旋轉時輸入S會改變主軸轉速；

·按下T可以輸入T以換刀。

5 智能車間云上“管”家

車間規模擴大意味著管理難度的升級。數字經濟是企業發展的新動能，數字化轉型是企業高質量發展的必由之路。那么數字化車間如何打造、如何管理呢？小車間如何實現輕量級數字化車間整體解決方案呢？

華中8型iNC-Cloud云車間解決方案能夠實現。iNC-Cloud是華中數控自主研發的集設備互聯、邊緣計算、設備運維、數字車間為一體的工業互聯網平臺，能夠實現的功能有：

（1）數字化車間解決方案

·加工訂單跟蹤管理；

·工藝文件一鍵傳輸；

·無紙化工人績效考核；

·設備監控統計；

·高效的移動端、PC端聯合辦公。

（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車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間出現。華中數控iNC-Cloud能夠提供設備互聯解決方案，iNC-Box可以讓所有設備都使用NC-Link語言與云平臺連接，解決不同來源的數據采集問題。

（4）工業大數據清洗、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題。iNCEdge邊緣計算解決方案無需自建數據中心，提供數據采集、清洗、匯聚、存儲一條龍服務，還可以和用戶指定的第三方云服務商集成。

隨著市場競爭的日益激烈，利通科技在車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間改造，實現了從人工操作、人工記錄的傳統作業方法，到智能機械手進行生產作業的轉型升級。如今在車間內，數字化設備高速有序運轉，車間看板上準確地報告著每臺設備的生產情況和物料狀態，產品質量檢驗結果也一目了然。

摘自《自動化博覽》2022年11月刊