★武汉华中数控股份有限公司

河南漯河，在占地约13万平方米的利通流体智慧产业园里，一间间看似普通的工厂车间，只有三两工人来回走动，机床此刻正在有条不紊，全力运转。

车间里正在生产的是对我国现代化建设至关重要的零部件——液压流体连接件。液压产品作为制造业的通用基础零部件，其下游行业分布较广。我国液压产品的下游行业以工程机械、汽车、重型机械、机床工具等为主，其中工程机械占44%。由此可见，有工程建设的地方就一定有大量液压流体连接件的应用，在当前大基建高速发展的时期，液压流体连接件的市场十分广阔。

管接头的质量对液压系统的安全运行起着至关重要的作用。液压管接头的生产主要由数控车床加工完成。主要加工要求有：

·高速加工：液压软管的广泛应用代表着管接头的需求量同步增长，因此管接头的生产需要大批量快速的交付，生产效率越高，则在单位时间内产生的经济效益越高。

·高精加工：因管接头在密封、防止拔脱、流体通过液阻上的高标准要求，加工时工件尺寸需稳定，加工精度要控制在0.02mm以内，且刀纹均匀，圆弧无接刀痕。

·安全加工：数控机床的操作由人工进行，在加工现场保障生产人员的安全是第一要务。

·智能化管理：管接头的生产车间由批量数控机床组成，车间的生产状态监控统计、数据溯源及机床的运营维护等需要数字化车间解决方案来实现智能化管理。

2019年，利通液压项目全面投产后，各类软管产销量达1.2亿米，流体连接件产量将达3500万套。但市场永远是千变万化的，2020年出现的新冠疫情，让这所企业遇到了巨大的挑战。生产线扩大以后，车间规模也越来越大，设备越来越多，但工人短缺，管理工作繁杂。

这时，华中数控联合机床厂给利通提供了一套完善的自动化解决方案。目前，流体连接件生产车间由近200台配置华中8型数控系统的车床组成。

1 高速加工

利通科技投产的新产业园位于河南省漯河市国家级漯河经济技术开发区。相对于老城区，新产业园的地理位置偏僻，年轻人认为机加工工作环境差、工作内容枯燥繁琐，这给招工带来了很大的困难。管理人员向华中数控提出了最急迫的需求——如何在减少工人的情况下保证生产节奏。华中数控给出了如下解决方案。

1.1 自动化加工：车床+桁架机械手

华中8型车床数控数控系统具备完善的自动化接口，可实现一台数控系统同时对数控机床+桁架式机械手+料仓的自动化集成控制，满足用户对产量及生产节拍的极致追求，降低生产成本，提高生产效率。

图1 机床+机械手双通道控制

在没有用机械手自动化加工之前，1个工人最多只能操作3台机床，应用了桁架机械手后，现在1个熟练的工人可以管理3个由3个机床组成的加工岛，共9台机床，人工成本节省了60%，采用机械手上下料后，单台的生产效率提升了大约20%。

机械手自动化加工流程：

（1）将平行料仓全部排满，按照毛坯紧贴定位孔与限位板的原则排列。

（2）机械手从平行料仓抓取毛胚，行走到机床上方，等待机床加工完成。

（3）加工完成后，机械手进入机床内部，取下半成品，装夹毛胚。

（4）机械手离开机床，启动加工，同时将半成品放置于翻转部分。

（5）翻转工作台将工件进行翻转。

（6）机械手夹取翻转完成后的半成品，等待加工完成。

（7）加工完成后，机械手进入机床内部，取下成品，同时将成品放回平行料仓原位置。

（8）重复以上操作，直至料仓毛胚全部完成（不必等待料仓全部完成就可装卸料）。

1.2 高速伺服换刀

为了提高效率，车床都会配置伺服刀塔，一般都是选用的第三方驱动电机会影响换刀效率，华中系统可以单独开一个轴用来控制伺服刀塔，系统的伺服参数自学习技术可以优化最佳性能，使得换刀加速度可以达到1G以上。T1到T2近端换刀时间只需0.18s，T1到T5远端换刀只要0.4s。

2 高精加工

液压管接头对于密封性有超高的要求，反馈到加工中即内圆精度和外圆光洁度的加工误差要严格控制，这是对华中8型车床系统加工精度的考验。在此采用过象限突跳补偿解决方案。

图2 过象限突跳补偿

针对车床在圆弧加工中有接刀痕和象限痕的问题，华中8型系统在加工中建立速度补偿模型，在轴反向时对伺服进行速度补偿，抵消摩擦力滞后影响，消除象限刀纹，提高了曲面加工表面质量。

3 安全加工

在上了桁架机械手进行自动上下料后，发现车床在切削过程中产生的铁屑会缠绕在工件表面，会刮坏工件，影响工件表面质量，更严重的是铁屑缠在工件上，影响机械手对工件的抓取，稍有不慎，还会割伤操作工人，造成安全事故。因此，解决铁屑缠绕在管接头零件上的问题，就是保障了加工过程中的安全性、连续性。

华中数控研发的车床自动断屑技术，利用切削轴向的低频往复移动，形成“空振”时间，将切屑细碎化后间断排除。此功能不降低加工效率，并且可通过参数调整断屑性能。

无论是针对软管接头类零件的外圆断屑还是内孔断屑，都可以做到与进口系统一样，完全不降车削加工效率，同时对光洁的损失降到最低，在保证安全加工的前提下提升了机械手自动化上下料效率。

4 便捷操作

利通科技在扩充生产车间规模时，批量配套了华中数控的车床系统，但原有的少量配备其他品牌数控系统的车床也还在继续使用，这就要求华中数控在系统的便捷操作和易调试方面有惊艳的表现。

4.1 软硬件对标日系系统

原有系统的操作工人能够快速地上手华中系统，免去培训学习的时间，操作中不会出现错误耽误生产。

4.2 手动SMT功能

“手动MST”又名“手动数值指令”，该功能通过简单的操作，即可实现主轴的转速变更、启动、停止及指定刀具的调用选择和主轴刀具更换等动作。当按下M、S、T按键时，加工配置要跳出一个自定义配置界面。

·当按下M时用于设定M代码，当输入完成按确定后M代码会执行（大部分M代码执行需要循环启动，这里需要跳过该条件，将可以在非自动、非MDI模式下运行的M代码运行），例如写下M8，点击输入后会立刻开始喷冷却液；

·当主轴在旋转时输入S会改变主轴转速；

·按下T可以输入T以换刀。

5 智能车间云上“管”家

车间规模扩大意味着管理难度的升级。数字经济是企业发展的新动能，数字化转型是企业高质量发展的必由之路。那么数字化车间如何打造、如何管理呢？小车间如何实现轻量级数字化车间整体解决方案呢？

华中8型iNC-Cloud云车间解决方案能够实现。iNC-Cloud是华中数控自主研发的集设备互联、边缘计算、设备运维、数字车间为一体的工业互联网平台，能够实现的功能有：

（1）数字化车间解决方案

·加工订单跟踪管理；

·工艺文件一键传输；

·无纸化工人绩效考核；

·设备监控统计；

·高效的移动端、PC端联合办公。

（2）设备全生命周期运维解决方案

图3 设备全生命周期运维解决方案

（3）多源异构制造装备数据互联车间除了配套华中系统的机床，还有部分配套其他品牌系统的机床，这种情况在很多加工车间出现。华中数控iNC-Cloud能够提供设备互联解决方案，iNC-Box可以让所有设备都使用NC-Link语言与云平台连接，解决不同来源的数据采集问题。

（4）工业大数据清洗、汇聚、存储、边缘计算当数据完成采集后，数据的汇总、存储、后台计算以及保密都成了下一步需要考虑的问题。iNCEdge边缘计算解决方案无需自建数据中心，提供数据采集、清洗、汇聚、存储一条龙服务，还可以和用户指定的第三方云服务商集成。

随着市场竞争的日益激烈，利通科技在车间建设之初便提出了数字化转型的需求。在华中数控的帮助下，他们完成了初期的数字化车间改造，实现了从人工操作、人工记录的传统作业方法，到智能机械手进行生产作业的转型升级。如今在车间内，数字化设备高速有序运转，车间看板上准确地报告着每台设备的生产情况和物料状态，产品质量检验结果也一目了然。

摘自《自动化博览》2022年11月刊