关于轴承座数字化加工技术的研究

郭铎 翟晓

摘要：本文针对机床进给运动单元中典型支撑部件轴承座的智能化加工技术开展研究，建立了智能化加工生产线，主要研究成组加工技术、智能化车间管理技术和智能化信息集成技术等关键技术，并通过柔性制造生产线、智能化在线检测装置、物流及仓储、信息化生产管理系统等先进的制造技术来实现高效生产的需求。

关键词：轴承座；智能化加工；MES；自动立体仓库

1引言

随着市场竞争越来越激烈，人工成本不断攀升，企业为了降低制造成本，必须采用先进的智能加工的模式来应对复杂的生产需求，如多品种中小批量零件的生产等。数控机床的进给运动单元主要包括：运动部件、伺服电机、直线导轨和滚珠丝杠，其中滚珠丝杠的轴承座，作为丝杠的安装定位和支撑部分，直接影响进给运动单元的精度和能效。

2.轴承座加工现状分析

轴承座类产品零件特点主要包含：形位公差等级高；表面粗糙度要求高，轴承支持座的关键特征面、轴承安装孔、轴承安装孔底面、轴承压盖安装端面、轴承支座底面、轴承支座侧基准面、电机安装孔、电机安装端面，粗糙度为Ra1.6?；尺寸公差等级高，一般轴承支撑座的轴承安装孔直径，尺寸公差等级为IT6级。

轴承座常规的加工工艺路线为：1、划线2、卧铣粗铣面3、卧镗粗镗孔4、卧加铣面→5、臂钻钻沉头孔6、平磨精磨基准面7、卧镗精镗轴承孔，常规加工流程已经不能满足现代化制造中的低成本、高效率、高精等要求。

轴承座智能化加工技术针对轴承座的零件特点对其加工工艺流程进行优化梳理，采用柔性加工方法，建立智能化车间，解决目前该类零件加工成本高、耗时多、效率低，质量不可控的问题，为高精数控机床的制造提供优质的部件。

3.轴承座智能化加工工艺分析

轴承座智能化加工技术采用工序集中原则，减少物流环节，提高效率；工艺方案从毛坯开始加工，粗精工序在同一设备上进行，一次装夹完成多个加工工序。

为了减少产线数量，降低设备成本，轴承座智能化生产线采用工艺方案：能够针对同一轴承孔径的零件组，进行成组混流加工模式。为了保证产品质量，工艺方案须在保证轴承支座设计精度的前提下，留有30%的精度储备。

为提高设备开动率，工艺方案需要协调各设备的切削加工时间，使其达到均衡，保证与生产线节拍匹配。在轴承座进入智能化车间之前，对轴承座的工艺面进行加工，完成进线准备工作，对轴承座背面做基准面加工，为随行夹具提供安装面，对轴承座背面上加工2-4个螺纹工艺孔，作为与随行夹具的结合螺孔，具体生产线加工流程如下：

P1：夹具机械手将随行夹具置于装配工位上，装配机械手将轴承座结合在随行夹具上。

P2：上下料机械手将随行夹具连同轴承座一起抓起，放置于卧式车削中心的液压夹盘上，并夹紧。保证轴承座的姿态，底面与铣轴垂直。

P3：清洗、检测及打标。

P4：拆卸机械手将随行夹具卸下，轴承座成品放入成品料篮中，随行夹具被夹具机械手送回夹具库。

4. 轴承座智能化加工技术整体方案

轴承座智能化加工技术是基于某国产数控系统的车间整体智能化解决方案，包含多套智能管理系统，如PDM、ERP、CRM等，构成车间的全生命周期，从图纸管理、物料管理、车间规划、车间建造、客户管理、运行控制及优化，再到远程维护/监控等各个阶段。

轴承座智能化加工自动线采用了6台车削中心和8台卧式加工中心作为智能化车间的加工设备。其中，卧式加工中心配高精分度的回转工作台、液压自动夹具（带夹紧松开状态检测）、刀库；车削中心也采用某公司i5数控系统，配主轴分度C轴、动力铣头、动力刀塔、液压自动夹具（带夹紧松开状态检测）。

物流设备采用了智能立体仓库、AGV搬运机器人、关节机械手等智能物流设备。智能立体仓库由货架、出入站工作台、巷道式堆垛机与智能操作控制系统组成；AGV搬运机器人，具有托盘取送装置，可携带两个托盘；关节机械手可在直线轨道上运动，圆周360°旋转，末端有2个可180°旋转的手爪。整套智能系统，通过iBOX进行数据收集，采用分布式控制模式，同平台智能设备，底层无障碍对数据进行采集、毫秒级数据交互速度，实现智能高效控制。

智能化车间的物流设备主要包括智能立体库、AGV搬运机器人、关节机械手等。主要过程如图4所示。

在轴承座智能化加工自动线系统中，采用WIS智能车间管理系统对生产线进行管理，以计划管理为龙头，以现场制造数据采集为关键，以作业执行为主线，以生产进度为控制点，综合考虑车间设备、刀具、人员等资源，基于车间数据库进行统一管理，涵盖了车间生产的方方面面，实现了车间内部数据的全面集成。

5.结语

本文通过轴承座智能化加工技术的研究建立柔性智能加工线的整体方案，从而采用成组加工的模式来完成多品种中小批量零件的生产需求，实现多品种的混流生产，同时利用先进的智能化管理技术来减少不同品种产品直接带来的生产不平衡问题。通过研究智能化制造的关键技术，集成中高档数控机床加工技术、机床典型零件智能化加工工艺方法、可以通过对生产过程的实时监控，智能化技术准确的分析和评价零件和产品的可靠性，提高加工效率，控制制造周期并节约生产成本，从而完成提高零件的加工質量，提升产品的质量并优化制造系统运行性能。

第一作者：郭铎，男，供职于优尼斯工业服务有限公司沈阳分公司，2011年9月入厂，主要从事机械设计，产品编程，加工工艺制作等工作。

（作者单位：1优尼斯工业服务有限公司沈阳分公司；

2沈阳机床股份有限公司齿轮分公司）