镇江钣金打磨

关于优化钣金打磨工艺的一些见解

当前钣金打磨工艺面临的问题

职业危害

机械打磨,磨料主要成分是碳化硅,而钣金打磨人员在职业活动、特别是生产过程中,因长期吸入有害粉尘,会引起以肺广泛纤维化为主要病变的疾病,统称尘肺。不仅如此,当前钣金工厂在打磨加工方面还面临其他问题,如:打磨会产生高速颗粒,容易造成意外伤害;打磨时会产生较大噪声,损伤听力;手动打磨会产生振动,使操作人员手和手臂长期处于一种振动状态,危害健康;打磨会对操作人员的姿势有要求,长此以往会出现各种身体问题,如颈椎病、腰肌劳损等。

打磨技工紧缺,企业招工难

打磨工由于危害人体健康,尽管许多公司针对打磨工种开出了较高的工资待遇,仍然难以招聘到能够稳定工作的工人。且目前打磨工人的年龄基本上在45岁以上,年轻一代中很少有愿意从事这一岗位的人。对于过分依赖打磨技工的钣金工厂,如不能尽快改变这一被动局面,必然会制约公司的长远发展。

打磨效果难以控制

技能较高的打磨工人越来越少,打磨工人的技能水平参差不齐,且每个工人打磨不同工件时的状态不同,导致了批次产品的一致性无法保证,甚至带来质量隐患;对于外观质量要求较高的工件,手动打磨难以应付,工件表面打磨的一致性很难保证。而另一方面,终端用户对钣金件的外观要求必然会越来越高,这一矛盾将迫使企业必须尽快摆脱这一尴尬的境地,寻求最佳的打磨工艺解决方案。

如何制订最佳工艺路线

目前许多钣金工厂都在寻求更好的钣金打磨解决方案,但却有因盲目投资而导致失败的案例。所以,在引进新的打磨工艺以及设备之前,必须要首先梳理现有的钣金制作工艺流程,明确打磨的目标,明确前后道工序与打磨之间的关联性,将一切可能出现的问题提前进行分析,从而制定最适合自己的打磨工艺解决方案。

鉴于大部分钣金工厂的工件不是靠一两种打磨工具或设备就可以满足的,在这里建议在规划打磨生产线时应针对以下一些问题进行深入思考:

(1)如何尽可能减少人工打磨的工作量,更多的采用设备进行自动打磨?

(2)如何尽可能改善打磨工作环境?

(3)适合使用的打磨工具或磨料有哪些?

(4)如何降低打磨工本身对打磨结果的影响?

(5)如何权衡打磨效果和打磨效率?

(6)如何管控自动化打磨过程中的成平率?

(7)焊接质量要求与打磨节拍如何匹配?

(8)打磨工位如何适应钣金车间的物料流转?

而在欧洲的钣金工厂,其先进程度并不主要在于打磨设备的自动化程度有多高,而是在于工艺流程最为合理、打磨工具或设备的利用手段最为合理,综述以下几点:

(1)虽然有很多情况可以采用自动化的打磨方式,但是对于形状各异的钣金件,依然免不了人工打磨的作业方式,只不过大部分欧洲钣金工厂的打磨环境不像我们所认为的“脏、乱、差”,其标配集中的除尘系统保证了舒适的操作环境,各种手持打磨工具配套齐全,打磨工人熟悉每一种打磨工具和磨料的应用,针对不同的场景可以快速的更换相应的磨具和磨料,以达到最佳的打磨效率和打磨效果!而国内的许多钣金工厂还是仅仅依靠传统的角磨机实现所有的打磨。

(2)长砂带磨床在钣金厂的应用比较广泛,长砂带打磨设备应用于钣金打磨,针对相对规则的表面可以获得很高的效率和极佳的效果,已经成为钣金工厂提升打磨效率的重要武器。而国内许多钣金工厂虽然引进了砂带机,但大多处于闲置状态,一方面由于国内传统的三角砂带机大都基于木材行业的应用,对于金属表面的打磨尚不成熟,效率和效果几乎没有优势,且操控性能相对较弱;另一方面,许多钣金工厂的工艺人员对砂带打磨的工艺应用缺乏经验。

砂带打磨的优势

砂带是使用粘结剂将磨料粘结在纸、布等可挠性材料上制成的可以进行磨削和抛光的一种带状工具,它是涂附磨具的一种主要形式。其基本组成是:基材、磨料和粘结剂,合称为砂带构成的三要素。砂带磨削技术随之逐渐发展成为一个门类齐全、技术体系较为完整的独立的加工技术。砂带打磨的优势综述如下:

(1)砂带上的磨粒比砂轮磨粒具有更强的切削能力,为普通砂轮磨削的5倍以上,所以它的磨削效率非常高。

(2)砂带尺寸可以很大,适用于大面积高效加工,加工材料范围较广。

(3)由于摩擦产生的热量少,且散热条件好,可有效地减少工件的变形与烧伤。

(4)砂带与工件柔性接触,砂带可反贴于曲面磨削各种复杂的成形面,并具有较好的跑合、抛光作用。

(5)辅助时间少,工件一次定位后,可多次更换砂带来完成全部加工,无需像砂轮更换要进行的平衡、修整工作。

目前市场上先进的砂带打磨设备的打磨效率在某些场合可以达到人工打磨的十倍以上。

长砂带磨床的特点

如何将砂带的功效发挥到极致,最大程度的提高砂带的打磨效率和打磨效果,砂带设备的性能毫无疑问是最关键的因素,在欧美发达国家,用于钣金打磨的长砂带磨床的特点综述如下:

(1)配置2~4根砂带,由于金属的打磨往往需要从粗到细逐级打磨,多根砂带的配置使工件一次就位后即可顺序进行多道打磨工序,避免了频繁更换砂带。

(2)柔性的砂带打磨系统。砂带传动系统具备足够的柔性,不仅有利于砂带与工件之间良好的贴附性,同时也有利于工件边角焊缝的打磨及边角圆整(图1)。

图1 砂带倾斜后打磨

(3)张紧纠偏装置。良好的砂带张紧纠偏装置不仅保证了设备操作的安全性,也为砂带打磨时不同角度的灵活侧摆提供了保障。

(4)速度调节系统。砂带线速度较高有利于提升打磨效率,但过高则可能导致过度打磨及发热变形等现象,针对不同的打磨要求,需要灵活改变砂带的线速度。

(5)依据工件的尺寸大小,可选择适合的砂带打磨设备的宽度,目前已知的砂带磨床的最大打磨宽度达9米。

(6)集中除尘装置。通常在打磨设备的一侧设有集中除尘装置,足够大的风量可以把打磨过程中容易漂浮的粉尘吸入,保证了良好的打磨环境。

(7)可配备工件变位器。针对不同形状的异形工件,为提升打磨的效率,往往配置适合的工件变位器,从而使工件一次定位后即可将任意的面和边角置于砂带的正下方,依次完成打磨,根据实际需要,可配置手动变位器,伺服变位器或机器人(图2)。

图2 可配置机器人或伺服变位器

(8)集中控制系统,自动化的打磨设备需要集中控制砂带的速度、张紧力,砂带压轮的压力,移动速度以及工件的位置等等,从而实现工件的全自动打磨。

(9)在特定的要求下,设备可并入自动化流水线,实现自动化上下料(图3)。

图3 水槽自动化打磨线

长砂带磨床的典型应用


德国PEITZMEIER公司致力于钣金打磨领域,并开发了多种长砂带磨床用于不同领域的打磨。

钣金结构件的焊缝打磨

对于气体保护焊以及氩弧焊等焊接方式,将焊接余高去除的打磨劳动强度往往较高,如图4所示,焊缝平均高度2mm,焊缝宽度5~6mm,三条焊缝总长1m,采用高效砂带打磨设备1分钟之内即可将焊缝磨平,而传统的人工打磨则需要十分

钟以上。

(a)打磨前

(b)打磨后

图4 焊缝打磨前后对比

不锈钢、铝制工件的表面拉丝

对于外观要求比较高的场合,如不锈钢钣金件不仅要打磨焊点、焊缝,还要保证工件整体丝纹的一致性,甚至做到无瑕疵、无色差,真正赋予金属制品高贵的艺术魅力,长砂带磨床的打磨效率和打磨效果优势明显(图5)。

图5 打磨前、后对比

特大型板材的抛光及拉丝

对于特大型板材,如需表面去除氧化皮,或将原板拉丝抛光至镜面效果,或是将表面拉毛以提升附着力,人工打磨工作量巨大,而由于通过式的拉丝抛光设备是用较宽幅面的砂带进行打磨的,但砂带宽幅不宜太宽,否则难以控制且打磨效果不佳。而长砂带磨床在这种情况下的优势是独一无二的,图6为PEITZMEIER特大型砂带磨床的现场应用。

(a)工作台6m×15m,用于爆破复合板的表面拉丝

(b)工作台9m×3m,用于大型板材镜面抛光

图6 PEITZMEIER特大型砂带磨床

结束语


总之,钣金工厂要突破打磨工艺瓶颈,必须要立足于自身的客观需求,借鉴先进的打磨工艺,用战略性的思维对打磨生产环节进行统筹规划。而帕玛自动化科技(苏州)有限公司作为德国PEITZMEIER在国内的生产基地,一直致力于为国内的钣金工厂提供先进的钣金打磨解决方案,之后苏州帕玛将逐步引进德国先进的钣金打磨技术,为国内钣金行业打磨工艺的升级发挥自己的重要的作用。

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