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機(jī)器人在打磨拋光中的應(yīng)用（一）,目錄,一、概述二、主要分類三、技術(shù)要點(diǎn)與難點(diǎn),,1.1打磨（磨削）工藝簡(jiǎn)介,,,磨削加工：對(duì)工件的表面進(jìn)行精加工，使其在精度和表面粗糙度等方面達(dá)到設(shè)計(jì)要求的工藝過(guò)程。按磨削精度分粗磨、半精磨、精磨、鏡面磨削、超精加工。粗磨：對(duì)工件表面進(jìn)行粗加工，粗磨精度可達(dá)到IT9～I(xiàn)T8，表面粗糙度Ra為10～1.25μm精磨：對(duì)工件表面進(jìn)行精磨，去除粗磨留下的加工紋路，為拋光、電鍍加工作準(zhǔn)備精磨精度可達(dá)到Ra為0.4～0.2μm去毛刺：就是清除工件已加工部位周?chē)纬傻拇虪钗锘蝻w邊。有些零件對(duì)尺寸、形位精度要求并不嚴(yán)格，但對(duì)表面粗糙度要求甚高，如衛(wèi)浴產(chǎn)品。,1.2拋光工藝簡(jiǎn)介,,,拋光：拋光是指利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)的作用，使工件表面粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面的加工方法。是利用拋光工具和磨料顆粒或其他拋光介質(zhì)對(duì)工件表面進(jìn)行的修飾加工。拋光不能提高工件的尺寸精度或幾何形狀精度，而是以得到光滑表面或鏡面光澤為目的，有時(shí)也用以消除光澤（消光）。粗拋：進(jìn)一步降低工件表面粗糙度，為電鍍提供必需的集體表面質(zhì)量。電鍍：增加產(chǎn)品的抗蝕及耐磨能力，同時(shí)獲得產(chǎn)品表面的外觀、色澤。精拋：達(dá)到產(chǎn)品最終的表面粗糙度要求。,1.3機(jī)器人代替人工打磨的優(yōu)越性,人工打磨的缺點(diǎn),機(jī)器人打磨的優(yōu)點(diǎn),,,1,打磨產(chǎn)生的火花、粉塵及噪音嚴(yán)重影響人的身心健康；,2,工人無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間集中精力從事緊張、重復(fù)的勞動(dòng)，容易發(fā)生工傷事故；,3,人工打磨質(zhì)量要依照工人經(jīng)驗(yàn)去判斷好壞，使得打磨質(zhì)量無(wú)法得到保證；,4,熟練工的缺失，工效低下且招工困難；,5,人工成本不斷抬高，而且惡劣的工作環(huán)境必須為工人支付更高的薪酬。,1,密閉式的機(jī)器人工作站，將高噪音和粉塵與外部隔離，減少環(huán)境污染；,2,操作工不直接接觸危險(xiǎn)的加工設(shè)備，避免工傷事故的發(fā)生；,3,機(jī)器人能保持產(chǎn)品加工精度的一致性，不僅保證了質(zhì)量的可靠，而且降低了廢品率；,4,機(jī)器人替代熟練工，不但降低人力成本，而且也不會(huì)因?yàn)椴僮鞴さ牧魇Ф绊懡回浧冢?5,機(jī)器人可24小時(shí)連續(xù)作業(yè)，生產(chǎn)效率大福提高。,6,可再開(kāi)發(fā)性，用戶可根據(jù)不同樣件進(jìn)行二次編程，縮短產(chǎn)品改型換代的周期，減少相應(yīng)的投資設(shè)備；,1.4主要應(yīng)用行業(yè),主要用于工件的表面打磨、棱角去毛刺、焊縫打磨、內(nèi)腔內(nèi)孔去毛刺、孔口螺紋口加工等工作。,,,1,衛(wèi)浴五金行業(yè)；,2,3C行業(yè)；,3,家電、家電零部件行業(yè)；,4,木材建材家居制造行業(yè)；,1.5打磨拋光集成商簡(jiǎn)介,,,（1）佛山利迅達(dá)機(jī)器人系統(tǒng)有限公司（2）泉州長(zhǎng)江工業(yè)公司（3）溫州金石機(jī)器人科技公司（4）河北廊坊智通機(jī)器人公司（5）廈門(mén)至慧機(jī)器人（6）德國(guó)SHL公司（7）西班牙MEPSA公司（8）意大利INTEC機(jī)器人系統(tǒng)公司,1.5打磨拋光集成商簡(jiǎn)介,,,德國(guó)SHL公司：打磨和拋光工藝自動(dòng)化的先驅(qū)者之一。自1989年以來(lái)攜手各專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人才研發(fā)了半自動(dòng)和全自動(dòng)表面處理高科技解決方案。迄今為止，我們?yōu)槿虿煌袠I(yè)的公司提供了1100多臺(tái)自動(dòng)化設(shè)備。其中包括衛(wèi)浴設(shè)備、家具、門(mén)把、家電、醫(yī)療和汽車(chē)行業(yè)制造商。,1.5打磨拋光集成商簡(jiǎn)介,,,（7）西班牙MEPSA公司:一家世界領(lǐng)先的自動(dòng)機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)和制造公司，專門(mén)生產(chǎn)金屬零件和其他材料拋光，研磨，去毛刺，拉絲處理設(shè)備。,目錄,一、機(jī)器人打磨概述二、打磨機(jī)器人主要分類三、機(jī)器人打磨技術(shù)要點(diǎn)與難點(diǎn),,2.1打磨機(jī)器人的分類,,,1.工具型打磨機(jī)器人,2.工件型打磨機(jī)器人,3.機(jī)器人+磨床機(jī)器人負(fù)責(zé)上下料，磨削由磨床完成。,,,,2.2工具型打磨機(jī)器人,定義：是機(jī)器人通過(guò)操縱末端執(zhí)行器固連打磨工具，完成對(duì)工件打磨加工的自動(dòng)化系統(tǒng)。,,1、機(jī)器人本體2、工具型打磨機(jī)器人的工具系統(tǒng)。（1）工具型打磨機(jī)器人的刀庫(kù)系統(tǒng)，要能儲(chǔ)存3~5把打磨工具。（2）打磨工具包括銑削、磨削、拋光工藝加工的銑刀、磨頭、拋光輪等，滿足粗、細(xì)、精等工藝加工。3、工具型打磨機(jī)器人的末端執(zhí)行器（1）刀具動(dòng)力裝置，一般采用電動(dòng)或氣動(dòng)方式。（2）電主軸的功率、轉(zhuǎn)速要滿足打磨需要的工效和光潔度。4、配置力控制器避免機(jī)器人和刀具過(guò)載而損壞，同時(shí)力控制器使打磨工具對(duì)工件的作用力能相對(duì)恒定，可以保持打磨工件的一致性，保證打磨精度。5、機(jī)器人行走導(dǎo)軌打磨機(jī)器人可以通過(guò)導(dǎo)軌行走，擴(kuò)大工作范圍，同時(shí)也有利用不同車(chē)間場(chǎng)地的機(jī)器人單元的布局。6、工件變位機(jī)通過(guò)變位機(jī)的回轉(zhuǎn)式翻轉(zhuǎn)，便于打磨機(jī)器人夾持的各種打磨工具，避免工件干涉而到達(dá)打磨部位。,構(gòu)成：,2.2工具型打磨機(jī)器人,,工件型打磨機(jī)器人,定義：是一種通過(guò)機(jī)器人抓手夾持工件，把工件分別送達(dá)到各種位置固定的打磨機(jī)床設(shè)備，分別完成磨削、拋光等不同工藝和各種工序的打磨加工的打磨機(jī)器人自動(dòng)化加工系統(tǒng)。其中砂帶打磨機(jī)器人最為典型。,,1、機(jī)器人本體2、工件型打磨機(jī)器人配備的打磨設(shè)備。1、按打磨工藝要求，分別配置砂帶機(jī)、毛刷機(jī)、砂輪機(jī)、拋光機(jī)等。2、按精度要求，分別配置粗加工、半精加工、高精加工等各種工藝的打磨設(shè)備。3、工件型打磨機(jī)器人的夾具4、工件型打磨機(jī)器人的力控技術(shù)工件型打磨機(jī)器人，可根據(jù)打磨需要配置力控制器，通過(guò)力傳感器，及時(shí)反饋機(jī)器人在打磨過(guò)程中工件與打磨設(shè)備的附著力，以及打磨程度，防止機(jī)器人過(guò)載，或工件打磨適度，從而確保工件打磨的一致性，防止產(chǎn)生廢品。,構(gòu)成：,目錄,一、機(jī)器人打磨概述二、打磨機(jī)器人主要分類三、機(jī)器人打磨技術(shù)要點(diǎn)與難點(diǎn),,3.1機(jī)器人打磨技術(shù)介紹,,,接觸方式,接觸式,,非接觸式：磁研磨、電火花研磨等,主動(dòng)柔順控制：研磨工具系統(tǒng)利用力的反饋信息采用一定的控制策略去主動(dòng)控制作用力-------由于機(jī)器人末端執(zhí)行器剛度問(wèn)題，一個(gè)很小的位移偏差就有可能造成工件（或設(shè)備）的損壞,被動(dòng)柔順控制：研磨工具系統(tǒng)憑借一些輔助的柔順機(jī)構(gòu)，使其在與環(huán)境接觸時(shí)能夠?qū)ν獠孔饔昧Ξa(chǎn)生自然順從------適應(yīng)能力較差，不適合精加工,主被動(dòng)柔順控制：主動(dòng)柔順和被動(dòng)柔順兩者結(jié)合------高精度和高適應(yīng)性,打磨和拋光等接觸性質(zhì)的作業(yè)任務(wù)對(duì)機(jī)器人來(lái)說(shuō)具有相對(duì)較大的難度，必須在控制位置的同時(shí)對(duì)機(jī)械手和環(huán)境之間的接觸力進(jìn)行控制。,,柔順控制,3.2工具型打磨機(jī)器人,,,由于采用了有源閉環(huán)控制方案和對(duì)表面接觸力的持續(xù)監(jiān)控，加上獨(dú)有的算法，這種先進(jìn)的技術(shù)使AFD1000系列的精度達(dá)到驚人的0.4N。其重力傳感器自動(dòng)對(duì)重力進(jìn)行補(bǔ)償，不管方向如何變化，表面接觸力能夠始終控制在設(shè)定的值。AFD1000系列使用的獨(dú)立的FCU1000控制器，使得機(jī)器人系統(tǒng)集成工作變得輕松了許多，短短幾分鐘便可以安裝到機(jī)器人系統(tǒng)中。所有這些功能結(jié)合，使PushCorpAFD1000系列當(dāng)今最先進(jìn)的，可靠和具有成本效益的力控制系統(tǒng)。,美國(guó)PushCorp自適應(yīng)力控制裝置,3.2工具型打磨機(jī)器人,,,奧地利ACF恒力補(bǔ)償元件(ActiveContactFlange)是專業(yè)為物體表面處理而設(shè)計(jì)的一款機(jī)器人柔性觸覺(jué)元件；該ACF具有非常高的柔性觸覺(jué)系統(tǒng)；有著高度的靈敏性和精度。,奧地利ACF主動(dòng)自適應(yīng)力法蘭,3.2工具型打磨機(jī)器人,,,沈陽(yáng)?？怂拱羁萍加邢薰咀灾餮邪l(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售自主機(jī)器（機(jī)器人）關(guān)鍵部件。同時(shí)面向行業(yè)客戶提供整體解決方案，包括但不限于：工業(yè)打磨、拋光行業(yè)，工業(yè)裝配行業(yè)，機(jī)器人安全領(lǐng)域，工業(yè)過(guò)程測(cè)控。產(chǎn)品主要應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人公司，工業(yè)自動(dòng)化相關(guān)研究所、高校。主營(yíng)產(chǎn)品：六軸力&力矩傳感器|恒力執(zhí)行器（自適應(yīng)法蘭）|工業(yè)裝配用柔順補(bǔ)償器|機(jī)器人末端工具防碰撞傳感器|機(jī)器人末端工具快換裝置。,3.2工具型打磨機(jī)器人,,,瑞士AMTRU公司是一家專業(yè)從事打磨以及去毛刺相關(guān)夾具研究、設(shè)計(jì)生產(chǎn)于一體的專業(yè)公司；公司成立于1984年，專業(yè)從事機(jī)器人打磨夾具設(shè)計(jì)近30年，其技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)得到全世界范圍的認(rèn)可，在1995年其打磨夾具被ABB公司所認(rèn)可并得到廣泛推廣與應(yīng)用；目前我們的產(chǎn)品遠(yuǎn)銷(xiāo)亞歐北美，世界每一個(gè)角落。,3.3工件型打磨機(jī)器人,,,,3.3工件型打磨機(jī)器人,,,美國(guó)Pushcorp被動(dòng)柔順裝置,3.3工件型打磨機(jī)器人,,,西班牙MEPSA研磨拋光系統(tǒng),德國(guó)SHL公司,3.4打磨機(jī)器人技術(shù)要點(diǎn),,1、對(duì)類似水龍頭等目標(biāo)工具的打磨拋光工藝來(lái)說(shuō)，外形曲面、曲線比較復(fù)雜，要求機(jī)器人能完成高精度的數(shù)千點(diǎn)打磨軌跡，這對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)編程提出了較高的要求。合理的方式是通過(guò)離線模擬仿真以及在線調(diào)試配合來(lái)完成，因此需要機(jī)器人配置有功能強(qiáng)大的離線仿真軟件系統(tǒng)。而對(duì)打磨工藝的理解深度，也會(huì)之間影響到編程的效果，從而影響到工件打磨后的產(chǎn)品質(zhì)量。2、防護(hù)等級(jí)打磨作業(yè)工況惡劣，機(jī)器人防護(hù)等級(jí)要求高，一般要求達(dá)到防護(hù)等級(jí)為IP65。3、機(jī)器人用來(lái)進(jìn)行位置控制，是剛性的；砂帶機(jī)要進(jìn)行磨削，為保證兩者接觸時(shí)的安全及壓力的穩(wěn)定，需要力控制的驅(qū)動(dòng)使系統(tǒng)具有一定的柔性；另一方面為了提高磨削精度，要求砂帶機(jī)能夠快速響應(yīng)磨削應(yīng)力的變化，要確保力控制具有一定的精度4、打磨砂帶會(huì)隨著持續(xù)使用而逐漸磨損，因此需要機(jī)器人能通過(guò)記錄或加裝力矩檢測(cè)傳感器的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)跟蹤檢測(cè)砂帶的磨損情況，從而適時(shí)調(diào)整打磨軌跡，保證打磨質(zhì)量。這一技術(shù)點(diǎn)被稱為砂帶補(bǔ)償，壓力補(bǔ)償，速度補(bǔ)償是常見(jiàn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，但這都是需要做相應(yīng)的硬件配置及軟件開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)。,3.4打磨機(jī)器人技術(shù)要點(diǎn),,5、砂帶機(jī)設(shè)計(jì)制造及組合方式、上下料機(jī)構(gòu)以及工藝布局等都是影響機(jī)器人打磨精度、效率及系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素。6、力/位混合控制技術(shù)或策略國(guó)內(nèi)尚未成熟應(yīng)用。7、針對(duì)工件的研磨、拋光或去毛刺的工藝路線難以確定。綜上幾點(diǎn)，可以說(shuō)，沒(méi)有深厚的行業(yè)工藝經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累，想做出穩(wěn)定可靠的機(jī)器人打磨系統(tǒng)，難度很大，因此說(shuō)，面對(duì)龐大的打磨市場(chǎng)，除了成本因素外，技術(shù)實(shí)施難題也是影響機(jī)器人系統(tǒng)向該領(lǐng)域普及推廣的重要問(wèn)題。,謝謝！,