国外工业清洗机的技术特点研究

□庞力

格劳博机床（中国）有限公司 上海分公司 上海 200125

1 工业清洗机概述

目前，在我国汽车动力总成工厂和零部件工厂的生产车间内，可以看到各类工业清洗机，包括中间清洗机和最终清洗机，以水基清洗机占大比例。中间清洗机大多数已经由国内制造商提供，而最终清洗机由于包含了高压去毛刺和清洁度高标准要求，市场仍然由国外生产商占据，以欧、美、日生产商为主。

水基清洗机主要由以下四部分构成：清洗系统、漂洗系统、高压去毛刺系统、干燥系统。国外生产商针对不同工业领域的复杂零件，量身定制不同的解决方案，其中牵涉对工装夹具的设计、对清洗方式的选择、对高压去毛刺定点定位的设计，以及对过滤系统的设计和选择等。由此可见，生产工业清洗机是一种复合型机械制造。国外工业清洗机生产商基本以生产非标设备为主，生产商规模虽然不大，设备年产量也不高，但是往往积累了大量的项目经验，具有较为丰富的表面处理解决方案。

根据工业清洗机的结构，当前国外主流生产商的产品有四种形式：通过式清洗机、回转式清洗机、机器人清洗机，及计算机数控（CNC）清洗机。这四种形式的工业清洗机各有优势，适用于不同的生产线布局、上下料方式、节拍要求。

2 国外工业清洗机技术特点

当前，国外工业清洗机普遍从传统的可编程序控制器控制加普通减速电机与变频器驱动，转而向伺服电机驱动加CNC控制发展，机器人技术越来越多地结合到清洗技术中。近些年来，国外工业机器人技术主要体现为四大特点。

2.1 应用高压去毛刺技术

以往的清洗机高压去毛刺，是在最终清洗机对零件彻底清洗以后，利用高压泵将含有3%～5%浓度清洗剂、压力值为40 MPa～60 MPa的高压水通过特殊设计的喷嘴喷射出去，通过定点定位的高压射流对关键部位进行去毛刺。这种方式虽然能够有效减少深孔、盲孔、小孔等部位的毛刺，但是存在一个缺点，即不能适应小批量多品种的零件换型。

在工业清洗机上结合机器人去毛刺技术，能避免对设备进行大的改动，通过更改程序，抓取不同类型的喷嘴，来达到对不同产品去毛刺。将高压去毛刺技术应用于工业清洗机设计时，要考虑各关节旋转与工件相互干涉的问题，使工作区域最大化。在清洗仓内设置不同的去毛刺喷嘴，包括点支式喷嘴、涡轮式喷嘴、内腔喷嘴等，针对不同部位采用最适合且效率最高的喷嘴进行精密清洗。

机器人高压去毛刺属于柔性加工，可以避免重复装夹，并可以任意定义机械手的喷射角度、进给速度等参数。另外，还可以将去毛刺单元并入其它自动化单元，进行较好的柔性组合。

已经有越来越多的国内动力总成工厂采用应用高压去毛刺技术的工业清洗机。

2.2 与工业4.0相结合

结合工业4.0概念，德国一家清洗机公司研发出了控制应用，以更好地优化工业清洗机工作过程。这一应用通过一个自学习系统，自动学习加液时间，并自动控制清洗液浓度保持在一个恒定的水平，不再需要额外手工添加。在干燥控制和废气排放控制程序中，可以通过调节干燥区域或真空干燥机内的温度，将干燥所需的能源降到最低，进而达到节能效果。此外，还有手机APP功能，可以定期智能提醒客户所要进行的设备维护和更换耗材，缩短停机时间，避免生产关机，进而降低因停机而产生的成本。

将所有过程数据显示在虚拟现实平台上，使工业清洗机的操作员进行最佳的控制。提供的信息越多,操作员能够越快、越正确地采取措施，保持生产过程的稳定性，并实现更高的生产率。采取预测性维护，可以确保较高的成本效益。用传感器来检测清洗系统中水箱的电流压力、温度和污染程度，结合相关的工厂组件信息,存储到数据云中。用户可以使用手机、平板计算机访问系统信息，如设备状态、清洗流量、维护时间间隔等。即使发生故障,维修人员也可以快速采取措施，或立即启动所需备件的订购流程。

2.3 一体式清洗解决方案

在国外，有越来越多的设计人员在工业清洗机中采用从清洗、漂洗到去毛刺的一体式清洗解决方案，替代传统的通过式清洗机和回转式清洗机。在一体式清洗解决方案中，利用机器人抓料，直接送入清洗槽内清洗。用不同的动力头毛刷去除定点部位的毛刺，再将工件放入漂洗槽内清洗，直到干燥后交付至下料指定位置。这种设计理念的好处在于，只需要一次装夹零件，占地面积大大减小，同时节拍时间也相应缩短。一体式清洗解决方案已成为国外工业清洗机生产厂家重点开发和应用的方向。

2.4 加工中心式CNC清洗机

加工中心式CNC清洗机可以像加工中心一样，选用适合类型的喷嘴进行自动换刀清洗，清洗压力最高可达50 MPa，同时可以完成复杂零件的精密清洗。在操控系统中，采用CNC五轴运动控制。针对液压阀块、工程机械阀块等部件，尤其适合采用加工中心式CNC清洗机。这一形式的工业清洗机以日本生产商生产的产品居多。

3 结束语

进入21世纪后，随着国内汽车零部件制造及航空行业的快速发展，人们对各种机械零件的高精密清洗和去毛刺加工要求越来越高，精密清洗和表面处理技术越来越重要。在工业清洗机的设计和制造领域，国外生产商明显处于领先地位。对国外工业清洗机的技术特点进行研究，可以为国内工业清洗机制造商提供参考，进而提高国内工业清洗机的整体水平。