在汽車零部件生產(chǎn)中，許多孔的加工及去毛刺工藝是由手工或?qū)C(jī)完成，手工加工和專機(jī)加工的缺點(diǎn)是作業(yè)環(huán)境惡劣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。
為了改變這一現(xiàn)狀，根據(jù)汽車車門的特點(diǎn)及工藝和客戶的要求，上海發(fā)那科機(jī)器人有限公司開發(fā)出了一套四工位的鉆孔打磨工作單元，并對(duì)該單元進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)。通過電氣控制設(shè)計(jì)，選擇PLC作為電氣控制硬件或選擇PMC作為電氣控制軟件，對(duì)于系統(tǒng)工作站每個(gè)部分選擇相應(yīng)的連接方式與PLC或者PMC相連接。
車門鉆孔及鑄件清理工作單元主要由機(jī)器人本體、回轉(zhuǎn)臺(tái)、車門夾具、電主軸換刀設(shè)備、刀庫、清理工具、電氣控制系統(tǒng)、真空集塵裝置、安全防護(hù)系統(tǒng)等組成，整個(gè)工作站占地約8m×8m，采用四工位布局。布局如下圖所示：
車門鉆孔及鑄件清理系統(tǒng)布局圖
1）鉆孔打磨用機(jī)器人
fanuc應(yīng)用在鉆孔方面的機(jī)器人型號(hào)為R-2000iB/165F，打磨方面的機(jī)器人型號(hào)為M-20iA。相比其他應(yīng)用的機(jī)器人來說，鉆孔用機(jī)器人的主要特點(diǎn)是J6軸安裝的焊槍負(fù)載較大，應(yīng)此通常選用中型的機(jī)器人。
2）車門加工要求
?。?）車門鉆孔要求如下所示：
車門孔位示意圖
?。?）鑄件清理用于完成去毛刺和表面清理的應(yīng)用，配置了兩把浮動(dòng)去毛刺工具。其中一個(gè)去毛刺工具用于內(nèi)腔澆口位置的去毛刺作業(yè)，另外一個(gè)去毛刺工具用于表面的裝配面的清理作業(yè)。
3）車門夾具
工件和胎具放置位置為傾斜30°，工人操作的位置為低點(diǎn)，便于人工放置工件。
4）電主軸
電主軸為無定向6.7KW永磁同步電主軸，可以配置BT30無鍵槽刀柄。電主軸有自動(dòng)換刀的功能，通過高壓油進(jìn)行鎖刀和松刀，通過油冷機(jī)對(duì)其進(jìn)行冷卻。配置RSP的管線包，通過柔性電纜和油路。將電主軸固定在機(jī)器人六軸法蘭處，鉆孔電主軸的軸線與機(jī)器人六軸軸線垂直的連接方式。
電主軸安裝示意
5）轉(zhuǎn)臺(tái)及胎具支架
四工位轉(zhuǎn)臺(tái)采用是4工位轉(zhuǎn)位分度器，實(shí)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)臺(tái)的功能。在保證平穩(wěn)的前提下，轉(zhuǎn)動(dòng)一次節(jié)拍為3s。在直徑2500mm的圓周上，位置重復(fù)定位精度為0.1mm，無累積誤差，通過機(jī)械式的定位可以保證極高的重復(fù)定位精度。
6）工件刀柄
工件表面的鉆孔，采用下圖中左側(cè)的普通BT30刀柄，考慮到鉆孔深度較深，需要配置細(xì)長型刀桿，刀柄為無鍵槽配置。工件側(cè)壁的鉆孔采用的是BT30雙頭角度頭，刀柄和固定桿的距離為80mm。角度頭為無鍵槽配置。
7）電主軸刀庫
每臺(tái)鉆孔機(jī)器人各配置一個(gè)8刀位刀具庫，本系統(tǒng)共配置2個(gè)刀具庫。刀具庫為無鍵槽刀柄配置，包括6個(gè)刀位的BT30彈簧刀夾位置，2個(gè)刀位的角度頭支架，以及一個(gè)用于潤滑鉆頭的油杯。每個(gè)刀位有刀柄在位檢測信號(hào)。
8）鑄件清理工具
徑向順從去毛刺工具RC-340，通過調(diào)節(jié)氣體壓力，氣體控制順從力是恒定的、不改變、不變形的，實(shí)現(xiàn)清理不同零件需要的不同順從。允許隨零件輪廓不規(guī)則徑向提供±8mm位移補(bǔ)償。采用ACT-390氣浮動(dòng)鋼刷清理毛刺提高表面光潔度。
清理工具RC-340、ACT-390
9）集塵器
該集塵器為濾筒式單機(jī)除塵器，為鑄件清理單元配置，通過喇叭形接口進(jìn)行吸塵。
10）安全防護(hù)房
防護(hù)房采用鋁型材作為支撐，采用8mm的鋼化玻璃作為隔斷面，頂部采用PE薄板封閉，能保證透光性和安全性。安全防護(hù)房的上料處安裝有安全光柵，能夠確保工人在上下料位置時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，確保操作人員的安全。三臺(tái)機(jī)器人的作業(yè)區(qū)域?yàn)槿忾]，設(shè)有兩個(gè)安全門用于人員進(jìn)出。
11）系統(tǒng)控制
由系統(tǒng)總控PLC控制以上設(shè)備之間的全部動(dòng)作邏輯，完成對(duì)機(jī)器人、四工位轉(zhuǎn)臺(tái)、電主軸、液壓站、油冷機(jī)、鑄件清理工具、指示燈、和安全門開關(guān)等各種外圍設(shè)備的通訊、控制工作。三臺(tái)機(jī)器人通過系統(tǒng)總控PLC的控制，完成所有系統(tǒng)工藝作業(yè)。
本套汽車零部件機(jī)器人鉆孔打磨單元具有很強(qiáng)的柔性，解決了目前國內(nèi)汽車品種多，小批量生產(chǎn)所需生產(chǎn)線柔性化的問題，并有效地提高了加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
