采用機器人對汽車零部件倒角去毛刺

　　對汽車零部件進行全自動倒角去毛刺是當代很多汽車零部件制造商目前急需要解決的困難和難題，因為很多汽車零部件都是由不規(guī)則形狀所構(gòu)成，需要倒角、去毛刺的位置形狀復雜多變、區(qū)域多、倒角邊很復雜。在以鑄件為毛坯的零部件生產(chǎn)企業(yè)，特別是汽車零部件制造企業(yè)幾乎全部由人工采取流水作業(yè)形式完成倒角、去毛刺工作。不同的人員完成不同位置、特定區(qū)域的倒角和去毛刺工作。然后專人完成檢測，補上被遺漏的倒角處和倒角不合要求邊等。傳統(tǒng)手工方式倒角去毛刺不僅費時，費人工，而且倒角的一致性也不好。因為工作環(huán)境不好人員流動性大，越來越多的年輕人都不愿意從事此類工作。針對幾家企業(yè)的需求，沈陽萊茵機電開發(fā)出來全自動倒角、去毛刺機器人設(shè)備，很好的解決這一難題，下面就介紹我公司為用戶開發(fā)的全自動倒角去毛刺機器人。
一、倒角去毛刺機器人組成。 
　　倒角去毛刺機器人由下面五部分組成： 
1、機器人部分： 
　　我們基于BergerLahr公司PAS43型材設(shè)計制造了X、Y、Z三軸直角坐標機器人，它作為運動主體帶動倒角工具按所要求的3D軌跡運動。針對倒角去毛刺要求運動速度快，運動軌跡精確，剛性好，使用壽命長等特點，X軸我們采用大導程滾珠絲桿傳動雙X軸同步驅(qū)動，Y軸和Z軸為加強型大導程滾珠絲桿傳動。 
　　技術(shù)指標： 
　　有效行程：700mm*600mm*200mm； 
　　運行速度：快移速度1.0m/s，打磨速度0.5m/s； 
　　X軸說明：X軸選擇兩根德國百格拉PAS43BR直線運動單元。 
　　Y軸說明：Y軸選擇兩根德國百格拉PAS43BR直線運動單元。 
　　Z軸說明：Z軸選擇一根德國百格拉PAS43BR直線運動單元。 
2、工作臺組成 
　　采用180度凸輪分割器驅(qū)動的雙工作臺方式。當對一個工作臺上的零件進行倒角和去毛刺加工的同時，操作員可以把另一工作臺上的零件取下及裝上另外一個毛坯。這樣機器人可以連接倒角和去毛刺，來提高工作效率。同時兩個工作臺間有安全隔離措施，保證環(huán)境衛(wèi)生及操作者的安全。 

3、工裝部分 

　　為了滿足多數(shù)汽車零部件制造型企業(yè)對所要加工工件種類多樣的要求，我們設(shè)計的磁力夾具工裝和手動工裝。用戶可以根據(jù)成本等選擇合適的工裝，或以后更換其它工裝。我們建議用戶選擇右圖所示的磁力夾具系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動工裝。磁力夾具系統(tǒng)不僅可以很方式適應不同的零件，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： 

　　萊茵機電采用氣動旋具來完成倒角和去毛刺。倒角時根據(jù)零件形狀及倒角要求可以換上對應形狀的鎢鋼銑刀�？梢园葱枰�定制特定形狀的銑刀。我們也試過用砂輪倒角，但磨損快，要不斷修砂輪及調(diào)用砂輪半徑對應的刀補。所以建議采用鎢鋼銑刀，磨損小，壽命長，效率高。 

　　如圖3所示，主要是去除零件內(nèi)部兩個孔交匯處的毛刺。經(jīng)過大量實驗選擇旋轉(zhuǎn)毛刷去毛刺。采用特殊定制的毛刷，來提高毛刷的壽命和利用率，降低去毛刺成本。我們會根據(jù)不同需要，量體裁衣選擇不同的轉(zhuǎn)具和刀具。為了提高工作效率，避免頻繁更換銑刀，砂輪，毛刷等，我們還設(shè)計了環(huán)刀系統(tǒng)。 
5、控制系統(tǒng)部分： 
　　從理論上講采用任意三軸系統(tǒng)都能完成倒角去毛刺任務(wù)。由于倒角去毛刺的程序由很多條小線段和圓弧組成，通常小線段的長度僅0.1mm。所以一個復雜零件的倒角去毛刺程序比較長。但倒角去毛刺的程序要以每分鐘60米的速度平穩(wěn)，高速運行，就必須有很好的預讀功能。為此我們選擇高檔四軸數(shù)控系統(tǒng)，它具有四軸四聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)的全部功能。它適合大跨度龍門機床兩軸同步控制，具有龍門軸下沉傾斜補償功能，3D刀具補償，復合軸功能，多通道功能。 對于精密運動控制可以接收光柵尺和編碼器反饋信號。該系統(tǒng)適合高速高精設(shè)備的控制，能以每秒10000次位置環(huán)PID調(diào)節(jié)周期精密控制確保位置精度。 

二、倒角去毛刺程序的自動生成軟件 
1、機器人倒角功能要求 
　　該機器人能常見完成加工中心所完成的全部倒角功能。倒任意復雜零件的外輪廓，內(nèi)部不規(guī)則封閉和不封閉輪廓。這些三維輪廓無論尺寸大小，無論多么復雜，我們的機器人系統(tǒng)都能快速完成倒角工作。在一些零件上有深孔，這些深孔與其它孔或與其它面的交匯處會產(chǎn)生毛刺。這些孔的走向。我們的機器人可以采用不同的工具，如毛刷，細鉆頭來完成去毛刺工作。 
2、面臨的問題 
　　要倒角的物體及倒角軌跡千差萬別，根本無法用手工編程來產(chǎn)生倒角軌跡。通常情況下用戶提供給我們一個要倒角去毛刺的3D圖，比如來自SOLIDWORK的3D圖及給出要倒角及去毛刺的地方。而目前所見到的所有CAD/CAM類軟件都無法簡單產(chǎn)生運動軌跡或非常復雜。如何快捷產(chǎn)生倒角軌跡是我們面臨的一個問題。 
3、萊茵機電的解決方案—VD-MASCA 軟件 
　　為此沈陽萊茵機電開發(fā)了一個對軌跡進行修改及自動生成的軟件：VD-MASCA人機交互編程軟件，下面是其主要功能： 
　　1）含有基本圖形工具，類同畫筆軟件，可以畫任意復雜的曲線。還具有B樣條曲線和三次樣條曲線，便于用戶生成簡單的圖形。 
　　2）可鏈接支持不同文件格式圖片導入功能；直接將導入的BMP或JPG圖片轉(zhuǎn)化成矢量圖形生成加工文件； 
　　3）用CAD圖直接生成運動軌跡，無需了解編程指令，跨越了用戶需要熟悉編程指令這一難點，而且不需要諸如Mster-CAM,UG等復雜設(shè)置選項操作等。實現(xiàn)了能畫即能加工的要求。降低了操作者的要求。 
　　4、支持編輯，復制，刪除，粘貼，縮放，平移，矩陣復制，文件導入，導出功能，擴展可支持用戶自定義圖形庫功能。將一些標準件圖形封裝直接作為圖形庫文件，隨時導入調(diào)用即可實現(xiàn)。 

　　　　　　
VD-MASCA軟件的工作界面及圖示產(chǎn)生的中國地圖

三、應用案例 

　　圖6是用戶的一個零件的正面和反面照片，兩面的外面四周，上面的各種非圓孔及高度變化處都要倒角。圖8中的左圖是要倒角軌跡CAD圖，而右邊是生產(chǎn)G代碼程序后運動軌跡。圖9是反面要倒角部分的CAD軌跡圖。圖7中顯示了零件的部分側(cè)面孔。這些孔的入口及出口，孔間交匯處都要去毛刺。 
　　　　　　　　　　

　　我們采用一臺三軸直角坐標機器人對上面零件的正面和反面部分區(qū)域進行了倒角。然后利用砂輪和銑銼分別進行多次重復倒角。其結(jié)果是利用砂輪倒角磨損快，要頻繁換刀補，不理想。而采用銑銼倒角效果很好，銑銼磨損很小。利用銑銼進行多次重復倒角，軌跡重復性及精度都很好。如果想要更詳細的資料請聯(lián)系沈陽萊茵機電索取倒角工作錄像及進一步溝通。 

　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　正向CAD圖及去毛刺運動軌跡　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　 　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　反向CAD圖

四、結(jié)論 

　　經(jīng)過大量對比實驗，機器人倒角的一致性非常好，完全排除了漏倒現(xiàn)象。由于采用雙工作臺及倒角和去毛刺同時進行，提高了工作效率。本機器人大量減輕了勞動者的強度及改善了工作環(huán)境，同時還減少了勞動力。綜上所述沈陽萊茵機電開發(fā)的倒角去毛刺機器人價格合理、性價比高，非常實用。沈陽萊茵機電開從95年開始從事直角坐標系機器人事業(yè)，與多家德國企業(yè)合作，積累了大量機器人及相關(guān)驅(qū)動控制經(jīng)驗，能為您定制高效使用的倒角，打磨和研磨拋光等機器人。此為沈陽萊茵機電開還從事碼垛搬運機器人，機床自動化機器人，生產(chǎn)線自動檢測和裝配等自動化工作。