在切削加工中，過(guò)程自動(dòng)化不僅與機(jī)床本身有關(guān)，而且也與連接機(jī)床的前后生產(chǎn)裝置有關(guān)。工業(yè)機(jī)器人能夠適合所有的操作工序，能解決諸如傳送、質(zhì)量檢驗(yàn)、剔除有缺陷的工件、機(jī)床上下料、更換刀具、實(shí)際的加工操作、清洗和工件堆垛等任務(wù)。
現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人是一種可自由編程、十分精確和多功能的高效設(shè)備。如果給工業(yè)機(jī)器人裝上傳感器，手爪系統(tǒng)，集成的數(shù)字圖象處理設(shè)備和智能過(guò)程控制軟件，它可以為完成各種不同的任務(wù)進(jìn)行編程。因此，對(duì)于完成同一個(gè)任務(wù)，機(jī)器人要比專(zhuān)用設(shè)備具有更高的柔性。機(jī)器人無(wú)需裝備止動(dòng)、定位、裝夾和輔助等裝置，因此，它可以使整個(gè)設(shè)備設(shè)計(jì)得很緊湊，對(duì)于投資者和企業(yè)家來(lái)說(shuō)，其優(yōu)點(diǎn)在于投資比較少，以及能以簡(jiǎn)單化的企業(yè)內(nèi)部物料供給而充分利用空間和縮短生產(chǎn)時(shí)間。在產(chǎn)品換型和生產(chǎn)調(diào)整時(shí)，可以縮短準(zhǔn)備時(shí)間和停機(jī)時(shí)間，可以較快地重新恢復(fù)生產(chǎn)-這符合準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)。
機(jī)器人是進(jìn)行零缺陷生產(chǎn)的重要部件
借助于數(shù)字圖形處理，機(jī)器人可以根據(jù)形狀、大小、姿態(tài)和顏色對(duì)在傳送帶上無(wú)次序運(yùn)送的工件進(jìn)行可靠的識(shí)別，這樣，機(jī)器人用它的手爪隨時(shí)可以可靠地抓取和操作工件。而用成像系統(tǒng)裝備的機(jī)器人還可以完成更多的任務(wù)。它可以用來(lái)識(shí)別有缺陷的或錯(cuò)誤的工件，把這種工件從生產(chǎn)過(guò)程鏈中取出，說(shuō)得更確切些，就是把它們或者作為廢料處理或者對(duì)它們?cè)龠M(jìn)行加工，由此確保只有無(wú)缺陷的工件才能繼續(xù)進(jìn)行加工。所以，工業(yè)機(jī)器人是進(jìn)行零缺陷生產(chǎn)的重要部件，如果人們從事相同或類(lèi)似的操作，那么需要高度地集中注意力。但是，對(duì)在工件的機(jī)械加工中，工業(yè)機(jī)器人能夠精巧和有效地解決加工過(guò)程自動(dòng)化于這種重復(fù)性的工作。當(dāng)工作場(chǎng)所的溫度條件愈不適合，周?chē)h(huán)境的噪聲愈大，粉塵愈多或存在的危險(xiǎn)性愈大，那么這種負(fù)面效果的影響就愈大。機(jī)器人即使在特別惡劣的環(huán)境條件下，它總是能以始終不變的可靠性和質(zhì)量進(jìn)行工作，所以，對(duì)工作場(chǎng)所合乎人道的要求，也是采用機(jī)器人進(jìn)行輔助自動(dòng)化的重要理由。
可靠性和利用率是機(jī)床和設(shè)備最重要的特征參數(shù)。就這些參數(shù)而言，機(jī)器人完全可以令人信服。在定期維護(hù)的情況下，在機(jī)器人上首次出現(xiàn)故障的平均間隔時(shí)間（稱(chēng)之為MTBF-平均無(wú)故障時(shí)間）顯然超過(guò)65000小時(shí)，這意味著在一年365天，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行的情況下，差不多在7.5年后才發(fā)生一次故障，這種很高的可靠性和利用率是切削加工過(guò)程自動(dòng)化中愈來(lái)愈多的采用工業(yè)機(jī)器人的重要原因。
復(fù)雜零件體現(xiàn)磨削品質(zhì)
來(lái)自德國(guó)阿爾岑瑙（Alzenau）的ISA自動(dòng)化系統(tǒng)公司，在湖南其重要的業(yè)務(wù)是從事于研究機(jī)器人輔助的磨削和拋光系統(tǒng)。機(jī)床和設(shè)備的主要使用者是家具、汽車(chē)及附件等工業(yè)以及鑄造廠從事鑄件清理的磨工和拋光作業(yè)工。特別是對(duì)于小批量多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)，在這里采用機(jī)器人的解決方案有著突出的優(yōu)點(diǎn)。它可以省掉回轉(zhuǎn)工作臺(tái)較長(zhǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間，總的來(lái)說(shuō)，是提高了磨削加工的質(zhì)量。手工作業(yè)的磨工，在最好的情況下最初加工十個(gè)零件是精確的，隨后工作注意力會(huì)下降。而機(jī)器人則相反，它可以確保始終不變的質(zhì)量。此外，需要的人也較少。
ISA公司采用機(jī)器人進(jìn)行輔助加工，當(dāng)進(jìn)行磨削時(shí)，它可以以5.5kW的驅(qū)動(dòng)功率傳遞到接觸輪，進(jìn)行拋光時(shí)，驅(qū)動(dòng)功率甚至可達(dá)到11kW。然而，人們用手動(dòng)方式以這樣的力和速度進(jìn)行加工是不可能實(shí)現(xiàn)的。ISA公司采用了
ABB公司的工業(yè)機(jī)器人來(lái)裝備其設(shè)備，這些機(jī)器人的型號(hào)為IRB2400，IRB4400和改進(jìn)型的IRB6400。由于其緊湊的結(jié)構(gòu)，可以用來(lái)構(gòu)成作業(yè)空間十分精簡(jiǎn)的機(jī)器人單元。企業(yè)可以用它來(lái)改裝用戶(hù)現(xiàn)有的主要設(shè)備。例如在對(duì)家具部件進(jìn)行精整加工時(shí)，甚至可在5臺(tái)加工機(jī)床的中央設(shè)置一臺(tái)機(jī)器人，機(jī)器人抓取待加工的工件并將其送到每一臺(tái)設(shè)備上（圖1）。對(duì)于加工幾何形狀復(fù)雜的扶手進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了機(jī)器人系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床所需的不同定向，ISA公司是將每臺(tái)機(jī)床安裝在機(jī)床自己的一臺(tái)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上。而回轉(zhuǎn)工作臺(tái)就起到機(jī)器人的第7個(gè)坐標(biāo)軸的作用。這樣，ISA公司在一臺(tái)加工單元上，以包括三臺(tái)磨床和二臺(tái)拋光機(jī)在內(nèi)的十臺(tái)機(jī)床的配置，通過(guò)工業(yè)機(jī)器人完成扶手的綜合加工-從毛坯件直到具有光澤表面的成品件，最后又自動(dòng)將成品件進(jìn)行堆垛。
在精加工鋼管時(shí)，機(jī)器人抓取待加工工件
并將其送到徑向布置的磨床和拋光機(jī)上
曲軸軸瓦的測(cè)量、去毛刺和堆垛
汽車(chē)-配件供應(yīng)廠必須供應(yīng)完美無(wú)缺的產(chǎn)品，以便能在競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟。這特別適用于像自動(dòng)變速器的滑閥體、缸蓋，柴油機(jī)噴油泵和渦輪增壓器殼等關(guān)鍵成套零部件的生產(chǎn)。這些零部件是以出眾的表面特性為重要條件的。因此，這些零件在機(jī)加工后要徹底去除毛刺，并全面進(jìn)行清洗，以確保在今后設(shè)備運(yùn)行中不會(huì)有毛刺顆粒，殘余塵埃或焊珠的脫落，以致?lián)p害到部件的功能或甚至造成完全的損壞。一個(gè)要求很高精度的實(shí)例是丹麥vald.Birn鑄造企業(yè)集團(tuán)在Holstebro工廠中的曲軸軸瓦裝配。這里，在WMS工程公司三個(gè)緊湊型去毛刺單元中采用了ABB公司的工業(yè)機(jī)器人，盡管鑄造車(chē)間惡劣的環(huán)境，三個(gè)機(jī)器人單元肯定能十分精確地對(duì)載重汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸軸瓦進(jìn)行測(cè)量，去毛刺和堆垛。為了實(shí)現(xiàn)這些作業(yè)，WMS工程公司首先在自己的一臺(tái)演示設(shè)備上對(duì)軸瓦進(jìn)行了廣泛的去毛刺實(shí)驗(yàn)，然后確定測(cè)量設(shè)備以及必需的去毛刺工具。
機(jī)器人單元的核心設(shè)備是ABB公司一種剛性特別好的鑄造結(jié)構(gòu)的IRB2400型工業(yè)機(jī)器人。三班制運(yùn)行的機(jī)器人必須要具有很高的剛性，以便能承受在去毛刺時(shí)產(chǎn)生的加工力和獲得始終如一的成果。剛性決定了所能達(dá)到的進(jìn)給速度和有待獲得的表面質(zhì)量，鏈?zhǔn)絺魉蛶О褟募庸ぶ行纳闲断聛?lái)的軸瓦（總是8個(gè)為上部和8個(gè)是下部）輸送到機(jī)器人單元，機(jī)器人首先從傳送帶上抓取工件，并將工件平放在測(cè)量裝置上，在這里，以最大為5μm的偏差測(cè)量今后要安裝曲軸主軸頸的上部和下部的已加工表面。PC對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并提供給機(jī)器人，然后由機(jī)器人從各相配零件中選定一對(duì)配合件。把超差的零件從生產(chǎn)流程中剔除出去。在下一工步中，機(jī)器人針對(duì)不同型號(hào)的零件采用不同的工具（如銑刀，銼刀和刷子）去除毛刺。接著，機(jī)器人以0.2mm的重復(fù)精度把工件存放到堆垛裝置上。在這里，加工并包括測(cè)量和堆垛，整個(gè)節(jié)拍時(shí)間約為45秒。后面的傳送帶把已去除毛刺的經(jīng)過(guò)測(cè)量和清洗過(guò)的工件（不經(jīng)手動(dòng)的中間操作）輸送到自動(dòng)裝配機(jī)上。這個(gè)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是具有穩(wěn)定和高的去毛刺質(zhì)量。此外，連續(xù)的測(cè)量同時(shí)又立即把測(cè)量數(shù)據(jù)反饋給加工中心，這對(duì)保證質(zhì)量和避免廢品損失作出了重要貢獻(xiàn)。
IRB6400在進(jìn)行鑄件的精整加工
丹麥DISA集團(tuán)是以其頂尖的噴丸清理設(shè)備和自動(dòng)化去毛刺設(shè)備而著稱(chēng)，算得上是全球領(lǐng)先的機(jī)械設(shè)備制造廠。DISA集團(tuán)的成套設(shè)備包括有采用機(jī)器人作業(yè)的去泥芯，去型砂，去鑄造氧化皮，搗碎，切割，鋸切和機(jī)械精整加工等設(shè)備。鑄件精整系統(tǒng)的核心部件是ABB公司的IRB6400型工業(yè)機(jī)器人，在這種應(yīng)用情況中，機(jī)器人抓取已預(yù)先定位的工件，接著自動(dòng)完成鋸切，磨削，如需要也可完成其它的工序。對(duì)此，機(jī)器人操縱著工件將其靠到固定的拋光輪、砂輪和其它工具上進(jìn)行相應(yīng)的加工，加工完后，把工件存放到傳送帶上進(jìn)行進(jìn)一步的輸送（圖2和圖3）。
在鑄件經(jīng)鋸切、磨削和精整之后，機(jī)器人
把已加工好的工件放置在傳送帶上以繼續(xù)進(jìn)行傳送
鑄件的自動(dòng)精整加工與手動(dòng)加工相比，有顯著優(yōu)點(diǎn)。它加速了工件在生產(chǎn)中的通過(guò)速度，優(yōu)化了企業(yè)內(nèi)部的物料供應(yīng)和提高了產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)的穩(wěn)定性。此外，它還提高了工作場(chǎng)所的安全性和改善了勞動(dòng)的生態(tài)條件。因?yàn)椋捎诜蹓m、噪聲和震動(dòng)引起的環(huán)境污染僅局限于封閉的機(jī)器人單元區(qū)域內(nèi)。
國(guó)際金屬加工商情
