圖1　機(jī)載復(fù)雜產(chǎn)品殼體電火花自動化柔性生產(chǎn)線圖2　ID芯片在線內(nèi)應(yīng)用場景圖３　高速銑削電極流程

航空工業(yè)南京機(jī)電以機(jī)載復(fù)雜產(chǎn)品殼體電火花加工為研究對象，應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)和關(guān)鍵智能化裝備建設(shè)電火花自動化柔性生產(chǎn)線。通過采用多軸工業(yè)機(jī)器人和具備自適應(yīng)功能的加工設(shè)備取代了人工操作，消除了人為的操作錯誤；通過智能化的加工檢測閉環(huán)系統(tǒng)能及時(shí)反饋測量數(shù)據(jù)并進(jìn)行修正，保證了零件質(zhì)量的一致性；通過柔性自動化系統(tǒng)提高加工的柔性，充分發(fā)揮設(shè)備潛能、提高設(shè)備綜合效率（OEE）；應(yīng)用智能管理系統(tǒng)將最優(yōu)參數(shù)沉淀在數(shù)據(jù)庫中，保持加工時(shí)采用最優(yōu)的參數(shù)并可追溯；該自動化生產(chǎn)線電火花加工技術(shù)在國內(nèi)航空航天領(lǐng)域達(dá)到了領(lǐng)先水平！

機(jī)載復(fù)雜產(chǎn)品殼體零件內(nèi)部各工作孔系間的油路溝通孔近百個(gè)，截面形狀有圓形、矩形和腰形，角度各異，這些油路溝通孔因結(jié)構(gòu)空間限制，只能在電火花機(jī)床上進(jìn)行加工。行業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)的加工方法是通過幾十上百套組合夾具或?qū)Ｓ脢A具安裝定位殼體，同時(shí)需要制作為數(shù)更多形狀各異的加工電極，一次裝夾只能加工一個(gè)溝通電火花孔，加工效率非常低，對加工操作人員、檢驗(yàn)人員的技能水平和責(zé)任心要求非常高，稍有不慎，就會造成批次性的質(zhì)量問題。在新技術(shù)不斷被采用的今天，采用自動化生產(chǎn)模式是南京機(jī)電解決制約科研生產(chǎn)瓶頸問題的必經(jīng)之路。機(jī)載復(fù)雜產(chǎn)品殼體電火花自動化柔性生產(chǎn)線是主要由國產(chǎn)高速精密加工中心、國產(chǎn)三坐標(biāo)測量儀、國產(chǎn)精密火花機(jī)、22米長機(jī)器人軌道、6軸機(jī)器人、全書架式物料庫、配套WSM車間管理軟件（含自動線單元軟件）等組成的一條高精尖自動化柔性生產(chǎn)線。

(資料圖片)

提高生產(chǎn)效率和加工柔性

電火花自動化柔性生產(chǎn)線可以提供全天24小時(shí)不間斷生產(chǎn)，不僅可以充分利用白天的時(shí)間，而且還可以利用晚上和節(jié)假日的時(shí)間加工。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，電火花單機(jī)設(shè)備綜合效率（OEE）通常在20%左右，但是柔性生產(chǎn)線里的每臺設(shè)備的設(shè)備綜合效率（OEE）達(dá)到70%，加工效率提高2～3倍。

快速換裝換型定位系統(tǒng)

電火花自動化柔性生產(chǎn)線采用高精度定位系統(tǒng)定位產(chǎn)品/托盤，產(chǎn)品及其夾具安裝在基準(zhǔn)托盤上，基準(zhǔn)托盤與機(jī)床工作臺上的基準(zhǔn)夾頭連接并定位，其重復(fù)定位精度可達(dá)0.005mm以內(nèi)，因此不需要人工進(jìn)行打表找正產(chǎn)品，完全消除了人為找正的誤差，確保整批產(chǎn)品加工的一致性。

采用先進(jìn)的WSM智能車間管理系統(tǒng)軟件

WSM車間管理軟件將線內(nèi)所有設(shè)備、機(jī)器人以及整個(gè)加工流程全部整合到一起實(shí)現(xiàn)總體控制，能夠快速準(zhǔn)確地瀏覽整個(gè)生產(chǎn)狀態(tài)；具備極強(qiáng)的靈活性，可隨時(shí)變更加工優(yōu)先順序；自動化單元的生產(chǎn)準(zhǔn)備更簡單、更安全，產(chǎn)品零件信息、在料庫中的位置、加工偏移量的補(bǔ)償、NC程序等均可隨時(shí)待命；完全消除人為誤差，縮短生產(chǎn)周期，增強(qiáng)生產(chǎn)安全性。

ID芯片生產(chǎn)管控系統(tǒng)電火花自動化柔性生產(chǎn)線采用的ID芯片是一個(gè)十六進(jìn)制的二維碼，不含任何其它信息，內(nèi)置在一個(gè)3R芯片里，通過手持的或固定的掃描槍進(jìn)行識別，可自由工作在油漬、灰塵污染等惡劣環(huán)境，不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且由于其不含除數(shù)字序列號外的任何其它信息從而具有更高的安全性。生產(chǎn)管理軟件通過ID芯片可以把所有機(jī)床和相關(guān)資料聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流和物流的統(tǒng)一管理。

高速銑削電極技術(shù)在電火花加工的過程中，電極是電火花加工效果的關(guān)鍵決定因素。機(jī)載復(fù)雜產(chǎn)品殼體電火花自動化柔性生產(chǎn)線內(nèi)的加工電極采用高速銑削方式加工成型，圖3是高速加工中心設(shè)備在自動化生產(chǎn)線中銑削電極的流程。與傳統(tǒng)采用的慢走絲線切割加工相比，加工效率可以提高6～10倍，且加工精度高，變形小，無毛刺，可加工薄片、細(xì)長桿等特型結(jié)構(gòu)，還可加工石墨等難加工電極材料。

全自動在線檢測技術(shù)電火花自動化柔性生產(chǎn)線引入三坐標(biāo)測量儀（CMM），采用自動旋轉(zhuǎn)分度帶觸發(fā)式測頭（接觸式）進(jìn)行測量。機(jī)器人將加工完畢的產(chǎn)品及托盤送至測量位，讀取ID芯片確定產(chǎn)品編號，自動測量管理軟件自動判斷所需測量程序，自動開始測量。自動化檢測方法是基于Teamcenter平臺的產(chǎn)品3D數(shù)字化模型，利用UG軟件實(shí)現(xiàn)殼體所有電火花孔測量點(diǎn)云的數(shù)字化精確建模。利用三坐標(biāo)測量儀自動測量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動檢測點(diǎn)云數(shù)據(jù)并將其與產(chǎn)品3D模型數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，自動出具檢測報(bào)告，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自動化在線檢測，產(chǎn)線出線成品合格率達(dá)到99%以上。

機(jī)載復(fù)雜產(chǎn)品殼體的電火花加工自動化柔性生產(chǎn)線，不僅提高了設(shè)備的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，同時(shí)使南京機(jī)電擁有最先進(jìn)的電火花加工技術(shù)并且始終位于技術(shù)前沿。（航空工業(yè)智能制造創(chuàng)新中心與航空工業(yè)南京機(jī)電聯(lián)合供稿）

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