中國壓鑄雜志
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一肖中特平公式:機器人浮動去毛刺的應用

作者:admin 來源:原創 發表時間:2018-04-27

廣州太威機械有限公司 
陳月軍
 
摘要
在壓鑄成型中,零件成型同時,也產生不同程度的毛刺,盡管壓鑄和模具技術的不斷進步,毛刺在減少卻不能避免。一般在進行加工處理前需要進行去除毛刺作業,然而去毛刺的工作繁瑣,耗費大量人力成本。在人力成本不斷上升,招工難的大環境下,自動化設備去除毛刺成為一種趨勢。利用機器人進行去除毛刺作業更是一種高效的方法。本文由此展開對機器人去毛刺的優勢進行分析、對機器人去毛刺中浮動技術的應用進行研究。
 
機器人去毛刺的優勢
對于壓鑄成型產生的毛刺,目前去毛刺的方法主要有人工去毛刺、專用機去毛刺、3軸機床去毛刺、機器人去毛刺。其中人工去毛刺占了比較大比重,人工去毛刺結合電動工具、氣動工具是比較主流的方案。但人工去毛刺存在勞動強度大,動作重復和需要比較大的力氣,工具產生的震動和噪聲對工人的健康造成影響。同時還存在工作環境差,加工質不穩定,生產效率較低的缺點。所以目前稍有規模的企業也在尋求自動化去毛刺的設備。
專用機處毛刺是根據每一款工件具體結構來設計的設備。一般結構簡單,毛刺比較集中在某個位置的工件可以采用這種方式。因為去毛刺的機構都是量身定做設計,很難做到同時對應多種類的工件,工件發生變化也需要投入比較大的成本進行改造。不具有柔性化,較難推廣應用。
3軸機床或者CNC進行去毛刺的方案,與專用機去毛刺方案對比,具有柔性化,更換工件的工裝治具,就能導入新的產品。但也有它的局限性,這樣的機床所能對用工件必須是一個方向的毛刺,機床機構決定了只能對應結構的簡單工件。對于復雜的工件。對于多個面,多角度的毛刺,這樣的方案顯得束手無策,非常有局限性。
近年來越來越多使用機器人去毛刺的方案?;魅巳ッ痰姆槳敢話閿辛街幟J?,一是機器人裝載加工主軸,工件固定,二是機器人抓取工件,加工主軸固定,兩種方式都是目前比較主流的方案?;魅巳ッ譚槳敢話悴捎?軸機器人,結合去毛刺主軸。6軸機器人優勢是運動速度高、運動靈活,在工作范圍內,可以進行任意角度、姿態加工。對于復雜結構的工件、毛刺分布分散的工件也能對應。而且機器人具有可編程性,新的產品導入只需要更換工裝治具,程序切換就能完成。這使設備具有更高的柔性化,更適合目前企業的需求。同時機器人去毛刺的方案能減少工人勞動強度或直接省去工人,有效保證加工品質一致性,提高整體生產效率,改善工廠工作環境。這些優勢都是顯著的,縱使設備投入成本略高,也越來越多被企業接受。  
 
 
 
 

浮動去毛刺技術
在去毛刺加工中,決定去毛刺效果的因素有刀具、主軸轉速、切屑速度、機器人軌跡四個方面。其中機器人軌跡是一個比較主要的因素?;魅斯旒B肪毒齠思庸さ穆肪?,機器人的重復定位精度我們毋庸置疑,但在編程時,機器人的點位一般通過示教來完成,示教式通過人工確認位置,這樣就會使點位存在誤差,就會導致切屑效果不均勻。同時一般壓鑄成型的工件外尺寸存在誤差,固定的切削路徑也會導致切削效果不均勻。過切或者切不到的情況是無法避免的。這也是目前很多機器人去毛刺設備去毛刺效果不好或者失敗的原因。
針對這樣的情況,浮動去毛刺的技術的應用是一個很好的解決方法。浮動的方法一般有兩種,利用力傳感器進行浮動加工和利用浮動式工具進行浮動加工。利用力傳感器的原理是在機器人末端和工具之間加入力傳感器,通過傳感器反饋末端受力信號到機器人控制器,機器人控制器通過算法來校正機器人的運動,從而保證加工時候的接觸力保持在一定的范圍。這樣的方案具有通用性高,但控制系統上比較復雜,成本也比較高,而且力反饋具有滯后性,機器人加工的速度將會受到限制,無法達到高效加工。
采用浮動式工具的方式是機械式順應的結構,控制系統上不需要傳感器,在響應上更加迅速,機器人加工的速度可以大大提升。浮動式工具加工的主軸就不是固定的,而是可以浮動的,具有順應性。刀具和工件的接觸式柔性的,浮動裝置介入后機器人軌跡對去毛刺的影響將會變小,在一定范圍內浮動將會彌補機器人軌跡。這樣對機器人軌跡的精度要求就會降低,使得機器人編程變得簡單,便利。


 
浮動工具的原理和功能
浮動工具一般是利用壓縮空氣進行浮動調整。以日本FINE TECHNO品牌的AF40浮動刀柄為例。刀柄中空部位安裝去毛刺的主軸,主軸能在軸向方向上有最大5mm浮動量,徑向方向上最大5度的浮動角度。浮動刀柄中有提供浮動力的氣室,通過調整氣室的壓力,可以該表浮動力的大小。浮動壓力不改變時,在浮動范圍內,浮動力基本保持恒定,這是一個非常重要的特性。浮動的恒定這是保證切削量均勻的重要因素。所以氣壓式浮動比一般彈簧浮動的裝置性能好的原因。 
 
 
 
 

浮動去毛刺的優勢
吸收偏差。壓鑄成型后的工件存在尺寸誤差,工裝治具也存在定位誤差,這些誤差是無法避免的。介入浮動功能后,加工軌跡編程時,通過刀具預壓入的方式,浮動裝置可以保持浮動力恒定。這樣工件產生偏差是通過浮動可以吸收的,在一定的偏差范圍內浮動裝置可以令刀具和工件保持貼合,刀具和工件之間的接觸力也保持恒定。與剛性連接的工具相比,能有效防止過切和切不到的情況,確保加工品質的一致性。
自動跟隨輪廓。對于一些壓鑄或者鍛造成型經過CNC加工后的零件,產生的翻邊毛刺,直接用CNC去除這些毛刺是比較困難的。因為這些毛刺產生在加工面和成型面之間,這些輪廓有較大的不一致性。這時候使用浮動式去毛刺的方法就可以很好解決這些問題,盡管輪廓不一致,浮動裝置保證了刀具了和工件的浮動力,切屑是具有順應性,能跟隨輪廓進行加工,切削量也比較均勻。
小毛刺和水口可一次性加工。一般來說壓鑄成型后的毛刺分布在模具結合面,和水口部,合縫線的毛刺比較小,水口部厚大比較厚,這樣的情況想一次性切削很困難。但利用浮動裝置浮動力可調整的功能,可以通過機器人實時控制浮動力的大小,水口部位置時切換較大的浮動力,合縫線部位切換較小的浮動力。通過調整浮動力達到改變切削量的目的,這樣也大大減少了對機器人軌跡的依賴。例如,在進行倒角加工的時候,機器人軌跡程序已經編寫完成,由于工藝要求需要調整倒角的大小,這種改變并不需要重新編寫機器人的運動軌跡,只需要調整浮動力的大小就可以調整切削量。當浮動力增大時,切削量增大,倒角變大;當浮動力變小時,切削量減少,倒角變小。這樣的條件變更,遠遠比編寫機器人的軌跡容易,很大程度上簡化調試的難度。 
 
 
 
 
  
結語
利用機器人去毛刺是去毛刺領域自動化中比較好的方案。減少工人勞動強度,較少作業工人,保證加工品質一致性,提高整體生產效率,改善工廠工作環境。6軸機器人具有靈活性,復雜零件的加工也能對應。為產品換型,新產品導入也提供了便利性,具有極高的柔性化。在機器人去毛刺應用中,浮動工具的介入是關鍵的技術,浮動工具的利用使機器人去毛刺的應用更加穩定和便利。
機器人去毛刺技術上已經日益成熟。這樣的設備可以進行??榛捅曜薊?,設計成標準機的形式,有標準機設備床身,標準的工作臺,標準的浮動主軸工具。根據工件尺寸,毛刺的大小和位置,選用不同的標準???,可以很快做出相應的解決方案?;魅巳ッ癱曜薊部梢員涑上馛NC加工中心一樣的通用化設備,標準機化的去毛刺機也可以大大降低成本,使設備成本回收期更短,這些特出的優勢,機器人去毛刺的自動化設備將獲得更好的推廣。
 


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