机器人如何应用在金属机械加工中?
UR机器人取代机床从事机械加工已成为自动化加工发展的一大趋向。UR机器人系统在加工中心等,良好的匹配性和高可靠性给用户提供了一种无人化的生产模式,实现自动化工,UR机器人其模块化的结构设计、灵活的控制系统和预制的应用包成为生产金属制品不可或缺的好帮手。
操作方法
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被国际上普遍接受的工业机器人的定义只有一个,是由美国机器人工业协会的一批工业科学家于1979年提出的。他们把工业机器人定义为:“一种可编程序的多功能操作机构,用以按照预先编制的能完成多种作业的动作程序运送材料、零件、工具或专用设备。”传统的工业机器人常用于搬运、喷漆、焊接和装配工作。
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就2005年几大应用领域的工业机器人类型来看,机械手的产量遥遥领先于其他类型的工业机器人,约达到43500台。其中,亚洲地区机械手的产量比2004年增加了27%;美洲地区机械手的产量幅度更是高达53%;虽然欧洲地区2005年机械手的产量比上年略有下降,但其产量仍接近14000台。接下来依次是:点焊接机器人、弧焊机器人、装配机器人和分配机器人,其产量分别约为20500台、 17500台、13000台和4500台。附表反映了2005年亚、欧、美三大地区各类型工业机器人的产量增幅情况。
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我国已在“七五”计划中把机器人列人国家重点科研规划内容,拨巨款在沈阳建立了全国第一个机器人研究示范工程,全面展开了机器人基础理论与基础元器件研究。几十年来,相继研制出示教再现型的搬运、点焊、弧焊、喷漆、装配等门类齐全的工业机器人及水下作业、军用和特种机器人。我国自行生产的机器人喷漆流水线在长春第一汽车厂及东风汽车厂投入运行。
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传统的金属切削加工都是由机械工人完成的:换刀、取料、装夹工件、对刀、切削加工、下料、去毛刺。过去,机械加工操作与油污、噪音是分不开的,数控技术的发展大大降低了工人的劳动强度。在加工应用中,机器人常常使用力和扭矩传感器以便于它们 “感知”表面的不一致性和不完整性,并切除最小量的材料来纠正它们。机器人的控制器和传感器结合在一起使用户可以规定机器人施加力的方向和大小。像机床那样工作,操作员可以启动或关闭机器人的转轴,改变每分钟转数,以及决定速度和进给量。
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CADCAM 开发商 Delcam与工业机器人制造商 KUKA 联手开发用机器人进行机加工。这两家公司相信机器人能够取代机械工具完成对软材料的许多大规模加工作业。到目前为止,用机器人所做的机加工只限于小批量的特种作业。但是最近 Delcam开发的 Power MILL 机加工软件及 KUKA 的控制系统已使机器人操纵大规模生产变为很简易的事了。
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2006年9月,在汉诺威机床展览会(EMO2005)上,工业机器人在机床上的应用非常抢眼,而且应用的领域也在扩大。德国DMG公司的数控多轴自动车床, 就是配置FMB公司的6轴机器人,进行上下料搬运工作。DMG公司的另一台新品DMC635V立式加工中心,也是配了两台FANUC工业机器人,一台机器人负责工件的上下料,另一台则负责工件在机床主轴上的装取。
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德国OPS公司的创新思路是高速切削与电加工技术相结合。他们展出的两台机床,一台是OPS600高速加工中心,主轴转速40000r/min,负责对零件进行粗加工,另一台GANTRY-500电火花机床,完成对零件的精加工。这两台机床之间,就是由工业机器人自动搬运零件的。
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瑞士KUMMER公司的k250车床,是一台设计独特的新颖机床。车头箱可在顶梁导轨上纵向运动,也可作Z向进出运动。正面刀架设于机床正前方,可以上下运动。而ABB公司的工业机器人就起到自动上下料的作用,它把毛坯放进主轴的弹簧夹头内,加工完又将其取回。
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意大利意沃乐公司的一台修边、倒角DC-5机器人装置可以对主轴上的零件修边和去毛刺,甚至机器人可以加装动力头,用刀具对零件进行加工。