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浅论全自动倒角、去毛刺机器人在汽车零部件生产中的应用 |
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作者：沈阳莱茵机电有限公司 |
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对汽车零部件进行全自动倒角去毛刺是当代很多汽车零部件制造商目前急需要解决的困难和难题，因为很多汽车零部件都是由不规则形状所构成，需要倒角、去毛刺的位置形状复杂多变、区域多、倒角边很复杂。在以铸件为毛坯的零部件生产企业，特别是汽车零部件制造企业几乎全部由人工采取流水作业形式完成倒角、去毛刺工作。不同的人员完成不同位置、特定区域的倒角和去毛刺工作。然后专人完成检测，补上被遗漏的倒角处和倒角不合要求边等。传统手工方式倒角去毛刺不仅费时，费人工，而且倒角的一致性也不好。因为工作环境不好人员流动性大，越来越多的年轻人都不愿意从事此类工作。针对几家企业的需求，沈阳莱茵机电开发出来全自动倒角、去毛刺机器人设备，很好的解决这一难题，下面就介绍我公司为用户开发的全自动倒角去毛刺机器人。
一、倒角去毛刺机器人组成。
倒角去毛刺机器人由下面五部分组成：
1、机器人部分：
我们基于BergerLahr公司PAS43型材设计制造了X、Y、Z三轴直角坐标机器人，它作为运动主体带动倒角工具按所要求的3D轨迹运动。针对倒角去毛刺要求运动速度快，运动轨迹精确，刚性好，使用寿命长等特点，X轴我们采用大导程滚珠丝杆传动双X轴同步驱动，Y轴和Z轴为加强型大导程滚珠丝杆传动。
技术指标：
有效行程：700mm*600mm*200mm；
运行速度：快移速度1.0m/s，打磨速度0.5m/s；
X轴说明：X轴选择两根德国百格拉PAS43BR直线运动单元。
Y轴说明：Y轴选择两根德国百格拉PAS43BR直线运动单元。
Z轴说明：Z轴选择一根德国百格拉PAS43BR直线运动单元。
2、工作台组成
采用180度凸轮分割器驱动的双工作台方式。当对一个工作台上的零件进行倒角和去毛刺加工的同时，操作员可以把另一工作台上的零件取下及装上另外一个毛坯。这样机器人可以连接倒角和去毛刺，来提高工作效率。同时两个工作台间有安全隔离措施，保证环境卫生及操作者的安全。
3、工装部分
为了满足多数汽车零部件制造型企业对所要加工工件种类多样的要求，我们设计的磁力夹具工装和手动工装。用户可以根据成本等选择合适的工装，或以后更换其它工装。我们建议用户选择右图所示的磁力夹具系统来代替传统的手动工装。磁力夹具系统不仅可以很方式适应不同的零件，而且工作速度快，可以提高倒角工作效率。
4、倒角去毛刺工具：
莱茵机电采用气动旋具来完成倒角和去毛刺。倒角时根据零件形状及倒角要求可以换上对应形状的钨钢铣刀。可以按需要定制特定形状的铣刀。我们也试过用砂轮倒角，但磨损快，要不断修砂轮及调用砂轮半径对应的刀补。所以建议采用钨钢铣刀，磨损小，寿命长，效率高。
如图3所示，主要是去除零件内部两个孔交汇处的毛刺。经过大量实验选择旋转毛刷去毛刺。采用特殊定制的毛刷，来提高毛刷的寿命和利用率，降低去毛刺成本。我们会根据不同需要，量体裁衣选择不同的转具和刀具。为了提高工作效率，避免频繁更换铣刀，砂轮，毛刷等，我们还设计了环刀系统。
5、控制系统部分：
从理论上讲采用任意三轴系统都能完成倒角去毛刺任务。由于倒角去毛刺的程序由很多条小线段和圆弧组成，通常小线段的长度仅0.1mm。所以一个复杂零件的倒角去毛刺程序比较长。但倒角去毛刺的程序要以每分钟60米的速度平稳，高速运行，就必须有很好的预读功能。为此我们选择高档四轴数控系统，它具有四轴四联动数控系统的全部功能。它适合大跨度龙门机床两轴同步控制，具有龙门轴下沉倾斜补偿功能，3D刀具补偿，复合轴功能，多通道功能。 对于精密运动控制可以接收光栅尺和编码器反馈信号。该系统适合高速高精设备的控制，能以每秒10000次位置环PID调节周期精密控制确保位置精度。
二、倒角去毛刺程序的自动生成软件
1、机器人倒角功能要求
该机器人能常见完成加工中心所完成的全部倒角功能。倒任意复杂零件的外轮廓，内部不规则封闭和不封闭轮廓。这些三维轮廓无论尺寸大小，无论多么复杂，我们的机器人系统都能快速完成倒角工作。在一些零件上有深孔，这些深孔与其它孔或与其它面的交汇处会产生毛刺。这些孔的走向。我们的机器人可以采用不同的工具，如毛刷，细钻头来完成去毛刺工作。
2、面临的问题
要倒角的物体及倒角轨迹千差万别，根本无法用手工编程来产生倒角轨迹。通常情况下用户提供给我们一个要倒角去毛刺的3D图，比如来自SOLIDWORK的3D图及给出要倒角及去毛刺的地方。而目前所见到的所有CAD/CAM类软件都无法简单产生运动轨迹或非常复杂。如何快捷产生倒角轨迹是我们面临的一个问题。
3、莱茵机电的解决方案—VD-MASCA 软件
为此沈阳莱茵机电开发了一个对轨迹进行修改及自动生成的软件：VD-MASCA人机交互编程软件，下面是其主要功能：
1）含有基本图形工具，类同画笔软件，可以画任意复杂的曲线。还具有B样条曲线和三次样条曲线，便于用户生成简单的图形。
2）可链接支持不同文件格式图片导入功能；直接将导入的BMP或JPG图片转化成矢量图形生成加工文件；
3）用CAD图直接生成运动轨迹，无需了解编程指令，跨越了用户需要熟悉编程指令这一难点，而且不需要诸如Mster-CAM,UG等复杂设置选项操作等。实现了能画即能加工的要求。降低了操作者的要求。
4、支持编辑，复制，删除，粘贴，缩放，平移，矩阵复制，文件导入，导出功能，扩展可支持用户自定义图形库功能。将一些标准件图形封装直接作为图形库文件，随时导入调用即可实现。
VD-MASCA软件的工作界面及图示产生的中国地图
三、应用案例
图6是用户的一个零件的正面和反面照片，两面的外面四周，上面的各种非圆孔及高度变化处都要倒角。图8中的左图是要倒角轨迹CAD图，而右边是生产G代码程序后运动轨迹。图9是反面要倒角部分的CAD轨迹图。图7中显示了零件的部分侧面孔。这些孔的入口及出口，孔间交汇处都要去毛刺。
我们采用一台三轴直角坐标机器人对上面零件的正面和反面部分区域进行了倒角。然后利用砂轮和铣锉分别进行多次重复倒角。其结果是利用砂轮倒角磨损快，要频繁换刀补，不理想。而采用铣锉倒角效果很好，铣锉磨损很小。利用铣锉进行多次重复倒角，轨迹重复性及精度都很好。如果想要更详细的资料请联系沈阳莱茵机电索取倒角工作录像及进一步沟通。
正向CAD图及去毛刺运动轨迹
反向CAD图
四、结论
经过大量对比实验，机器人倒角的一致性非常好，完全排除了漏倒现象。由于采用双工作台及倒角和去毛刺同时进行，提高了工作效率。本机器人大量减轻了劳动者的强度及改善了工作环境，同时还减少了劳动力。综上所述沈阳莱茵机电开发的倒角去毛刺机器人价格合理、性价比高，非常实用。沈阳莱茵机电开从95年开始从事直角坐标系机器人事业，与多家德国企业合作，积累了大量机器人及相关驱动控制经验，能为您定制高效使用的倒角，打磨和研磨抛光等机器人。此为沈阳莱茵机电开还从事码垛搬运机器人，机床自动化机器人，生产线自动检测和装配等自动化工作。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(11/18/2011) |
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http://cn.newmaker.com/com8870.html
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电话：86-024-25375628 |
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