應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人，加工成本一降再降（本文為一降）

jiajoin

工業(yè)機(jī)器人是適應(yīng)當(dāng)今工業(yè)成本與時(shí)間高效性需求，材料加工柔性需求的最佳選擇之一，以自動(dòng)化程度高、低成本、柔性好等優(yōu)勢(shì)走向市場(chǎng)，這里以一個(gè)工業(yè)機(jī)器人在小汽車(chē)制造業(yè)中取代人工作業(yè)的應(yīng)用方案為例。

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)端蓋的自動(dòng)化加工

1.應(yīng)用范例

圖1是小汽車(chē)某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)端蓋毛坯（鋁合金壓鑄件）由機(jī)器人取代人工生產(chǎn)的一個(gè)應(yīng)用范例，工件為合金鋁材壓鑄件，工件大小約500mm×500mm。

圖1 小汽車(chē)某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)端蓋毛坯

原生產(chǎn)工藝為人工作業(yè)，其作業(yè)面積包含工件六個(gè)基準(zhǔn)面的曲面和平面，具體工作內(nèi)容有倒渣包、切邊模、倒水口等作業(yè)1人；去毛刺、去披鋒、去鑄點(diǎn)等作業(yè)2人，合計(jì)3人完成工件的整形工藝。壓鑄件生產(chǎn)節(jié)拍是：63秒/件，由兩臺(tái)壓鑄機(jī)同時(shí)完成，生產(chǎn)線日產(chǎn)量為2200件。

2.傳統(tǒng)機(jī)加工工作方式分析

傳統(tǒng)五軸及以上的數(shù)控機(jī)床工作方式是刀具圍繞著工件作運(yùn)動(dòng)，工件固定在機(jī)床的工作臺(tái)面上。在這種情況下，如果要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)，還需要考慮機(jī)器人配合上下料等輔助工作和各工序間換刀消耗時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。

圖2 五軸數(shù)控機(jī)床

現(xiàn)階段的工業(yè)機(jī)器人在其輸出末端裝電主軸和切削刀具，對(duì)固定在某臺(tái)面上的端蓋工件進(jìn)行六軸模式表面加工。當(dāng)端蓋工件鋁合金壓鑄件后處理、清理工序多而復(fù)雜時(shí)，需要多種切削加工刀具，機(jī)器人末端可集成多種切削刀具，由于操作空間影響，一般不超過(guò)3種，且需滿足安裝角度；在需要多種加工刀具，但不方便集成時(shí)，可用換槍盤(pán)進(jìn)行調(diào)換加工刀具。這種方式適用于較大較重、形狀不規(guī)格的工件，但這也同樣存在配合上下料和換刀耗時(shí)等工效低的問(wèn)題。

圖3 工業(yè)機(jī)器人

所以現(xiàn)階段的機(jī)器人產(chǎn)線并不很適合，需要在機(jī)器人加工工件方式上進(jìn)行改變。

3.工業(yè)機(jī)器人逆向切削機(jī)加工方式分析

根據(jù)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)端蓋（鋁合金壓鑄件）的加工工序所需刀具的數(shù)量及工藝性質(zhì)，布置相應(yīng)數(shù)量的主軸來(lái)滿足其工藝要求，并在機(jī)器人末端安裝夾具來(lái)夾持端蓋工件鋁合金壓鑄件，以移動(dòng)端蓋工件鋁合金壓鑄件的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)加工的一種切削方式，以做到低成本和低能耗（對(duì)于多主軸加工模式來(lái)說(shuō)，不同的切削功率，可選擇不同功率的電主軸來(lái)對(duì)應(yīng)）。

這種情況下機(jī)器人可自行在生產(chǎn)線上抓取工件，在不同的主軸工位上進(jìn)行加工和完成上下料等工作，是高效率工業(yè)生產(chǎn)的一種實(shí)施方案。

生產(chǎn)線總體設(shè)計(jì)

1.整體設(shè)計(jì)方案布局圖

圖4是生產(chǎn)線整體設(shè)計(jì)方案布局圖，整條全自動(dòng)生產(chǎn)線組成包括：1臺(tái)工業(yè)機(jī)器人；1套工件專用夾具；1個(gè)倒角機(jī)（銑削I）；1個(gè)氣動(dòng)主軸（銑削II）；1個(gè)銑削電主軸（銑削III）；1個(gè)主軸油冷機(jī)；1個(gè)砂帶拋光機(jī)；1條排屑傳送帶；6個(gè)冷卻架；2個(gè)周轉(zhuǎn)架和1個(gè)總控制柜。

圖4 生產(chǎn)線整體設(shè)計(jì)方案布局圖

2. 組件配置及功能

（1） 六軸高精度工業(yè)機(jī)器人1臺(tái)，基本性能為重復(fù)定位精度為±0.02mm、負(fù)載能力為150kg、有效活動(dòng)范圍為2000mm左右，其末端與專用夾具聯(lián)接。

作業(yè)內(nèi)容為工件拿取、完成各工位銑削及打磨等工藝路徑、工件擺放等工作。

（2） 工件專用夾具1套，其作用是對(duì)工件定位和固定，以保證在整個(gè)加工過(guò)程中工件不產(chǎn)生位置移動(dòng)和自身有足夠剛性。另外，夾具還要做到工件在夾持中不變形和在加工過(guò)程中不與刀具相互干涉。

（3） 電主軸銑削機(jī)構(gòu)1臺(tái)，基本性能為主軸最高轉(zhuǎn)速30000r/min以上，可安裝ϕ8mm平底銑刀，對(duì)鋁制工件在主軸高速旋轉(zhuǎn)情況下能保持較大的切削量和大的進(jìn)給量，這樣工件可保證表面平整、不會(huì)產(chǎn)生卷邊現(xiàn)象、且不會(huì)粘刀。

工作內(nèi)容為平整渣包、切邊模、平整水口等工序。

（4） 氣動(dòng)主軸銑削機(jī)構(gòu)1臺(tái)，基本性能為主軸最高轉(zhuǎn)速15000r/min，額定功率800W，可安裝圓錐刃等去毛刺刀具。

工作內(nèi)容為去毛刺、去披鋒等工序。

（5） 砂帶拋光機(jī)1臺(tái)，工作內(nèi)容為清除工件表面的筋條和鑄點(diǎn)工序。

圖5 砂帶拋光機(jī)

3.工藝步驟

（1） 工業(yè)機(jī)器人從工件架上按定位要求將工件取出，在氣動(dòng)主軸工位上對(duì)工件的某面進(jìn)行水道口、外圈分型面、內(nèi)腔倒角位、內(nèi)腔分型線等完成銑削工藝；然后機(jī)器人把工件轉(zhuǎn)90°，在同一工位對(duì)工件的窗口位、半圓弧位的披鋒等完成銑削工藝；

（2） 在電主軸工位上，對(duì)工件進(jìn)行平整水道口、銑平頂針印和披鋒等完成銑削工藝；

（3） 在砂帶拋光機(jī)工位上，接上道工序，機(jī)器人將工件轉(zhuǎn)180°完成清除工件筋條上鑄點(diǎn)的打磨工藝，最后機(jī)器人將工件按要求整齊地?cái)[放到工件周轉(zhuǎn)架上。

新工藝新配置的優(yōu)勢(shì)在于：

（1）主軸功率小，能耗降低；

（2）三只主軸共同參與，組件使用壽命長(zhǎng)和維護(hù)費(fèi)用低；

（3）節(jié)省了換刀時(shí)間，移動(dòng)工件加工，無(wú)需換刀；

（4）可執(zhí)行加工工藝路徑的各種動(dòng)作，也可執(zhí)行工件搬運(yùn)。

（來(lái)源jiajuxia）

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未來(lái)第一站

按這意思機(jī)器人要干數(shù)控機(jī)床的活了。

專業(yè)醬油男

工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)前景還是不明朗，對(duì)于企業(yè)而言一是用不起，二是不會(huì)用。所以前兩年炒的沸沸揚(yáng)揚(yáng)，現(xiàn)在基本上就冷冷清清了。

Cavalier_Ricky

樓主，，，企業(yè)成本。。。您說(shuō)的只是一點(diǎn)點(diǎn)。。。
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您得說(shuō)出用您的這個(gè)，比如加工10種各1000件，最后，老板能多數(shù)多少錢(qián)，操作工能多掙多少錢(qián)。。。
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我記得國(guó)內(nèi)一位機(jī)器人公司老總說(shuō)的話：太多人很盲目地想購(gòu)買(mǎi)機(jī)器人。我拒絕出售的事兒比接單子的事兒還多了。。。
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不是機(jī)器人不好，而是用錯(cuò)地方了機(jī)器人是天大的累贅。。。

Cavalier_Ricky

機(jī)器人，就像ERP，不適合你的，你硬買(mǎi)或被忽悠買(mǎi)了，弄不好就會(huì)垮掉公司了。

曉昀

機(jī)加工成本下來(lái)了，可是投入機(jī)器人也是不少的投資。

遠(yuǎn)祥

其實(shí)方案都是磨合出來(lái)的，也不一定那個(gè)模式能一用到底，很多都是不斷改善的。