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創新機器（qì）人熱成形件激光切割解決方案

2018-9-27 來源：- 作者：曾誌青

作者：曾誌青，史陶比爾工業機器人事業部中國區銷售經理。

隨著機器人精（jīng）密軌跡控（kòng）製技術與激光技術的不斷發展，在激光領域切（qiē）割、熔覆、焊接等（děng）應用中使用機器（qì）人柔性自動化解決方（fāng）案已成為金屬加工的重要手段。

作為機器人激光應用的領（lǐng）先者，史陶比爾推出創新雙機器人熱成形件激光切割係統，達到（dào）精度（dù）、效率、成本結合的最佳效（xiào）果。熱成形件柔性加工：汽車製造新挑戰近來（lái）汽車市（shì）場對安全性和輕量化的需求日益突出，超高強度的熱成形件由於其高強度輕質量的特點被（bèi）大（dà）量使用。采用熱衝壓成形技術得到（dào）衝壓件強（qiáng）度可高達1500MPa，且在（zài）高溫（wēn）下成形幾乎（hū）沒有（yǒu）回彈。憑借其成形精度高（gāo）、成形性好及質量（liàng）輕的（de）顯著優點被汽車製造領（lǐng）域大量使用（yòng），廣泛用於車門防撞橫梁（liáng）、前後保（bǎo）險杠等安全（quán）件以及A柱、B柱、C柱及中通（tōng）等車體結（jié）構件的生產。

然而，超高強度輕質量的熱衝壓件也（yě）給汽車製造帶來新的困（kùn）難（nán）。在熱成形件的（de）生產工藝中，熱成形件經過衝壓後從模具中取（qǔ）出後，還需要對其進行後續處理，如利用酸洗或噴丸的（de）方式去除零件（jiàn）表（biǎo）麵的氧化皮，以及對零件進行切邊和鑽孔。由於熱衝壓件的強（qiáng）度太高，結構複雜（zá），傳統的平麵機械切割工藝（yì）難以滿足，必須使用激光技術來完成。三維光纖激光切割工藝是目前解決此類問題的一種重要方案。涉及熱（rè）衝壓業務的汽車（chē）零部件公（gōng）司在激光設備（bèi）方麵（miàn）有兩個基本（běn）選擇，五軸激光切割機床或六軸機器人激光切割（gē）係統。然而（ér）采用進口五軸激光切割（gē）機床（chuáng）的成本居高（gāo）不下（xià），引發了市場對（duì）低成本的柔性切割設備或（huò）生產線產生的旺盛（shèng）需求。

雙機器人係統：精度、效（xiào）率、成本的最佳效（xiào）果（guǒ）。

針對熱成形件加工難，成本高的特點，作為機器人激光應用的領先者，史陶（táo）比爾機器人聯合本土係（xì）統集成（chéng）商推出了雙機（jī）器人熱成形件三（sān）維（wéi）激光切割係統（見圖1）。

圖1 史（shǐ）陶比爾（ěr）雙機器人熱成形件激光切割係統

采用標準的機器人本體，選用史陶（táo）比（bǐ）爾小型高速T X90X L機器人，通過集成商定製高速靈敏的輕型（xíng）切割頭，同時借（jiè）助史陶比（bǐ）爾開放的軟件及運動控製係統，結合雙機器人柔性（xìng）生產組合解決方案來達到精度、效率、成本結合的最佳效果。作為史陶比爾機器人明星產品之一，TX90XL係列的特點（diǎn）是結構密封、高速和極（jí）出色（sè）的運動軌跡，由於熱（rè）成形件的（de）特殊需求才加入到激光切割的應（yīng）用領域。史陶比爾TX90XL六軸機器人僅重116kg，額定負載為5kg，具備1450mm的（de）球形工作區域（yù），如圖2所示。

圖2 史陶（táo）比爾TX90XL機器人

由於史陶比爾機械手臂的特殊（shū）機械結構和減速器專利，確（què）保了無可匹（pǐ）敵的軌跡控製精度和速（sù）度，同時最大程度地降低了機器人工作盲區，擴大了有效加工空間；重複精度可達±0.04mm，前三軸的角速度為400 ° / s ，約為普通機器人速度（130°/s）的三倍（bèi）。

雙（shuāng）機器人熱成形件激光解決方（fāng）案通過實際加工測試，能達到（dào）略超過最新五軸高速激光（guāng）切（qiē）割床的加工效率，同時切割（gē）精度能達到（dào）熱成形件產品的需求，10m m小圓切割圓度精（jīng）度誤差在0～0.1mm誤差以（yǐ）內。與五軸機床同等外圍配置水平的雙機器人解決方（fāng）案，整機成本遠低於進口高速五軸機床的價格，這讓行業用戶可以（yǐ）批量使用找到了最佳的解決方案，解決了成本的大問（wèn）題。在機器人和係統集成商共同努力下，精度和效率再一步提高，可以提升雙機器人熱成形件（jiàn）切割解決（jué）方案的競爭力。

深（shēn）度本土化（huà）集成激光切割行業高端核心技術通常由國外係統集成（chéng）商掌握，本（běn）土集成商往往隻能（néng）提供簡單（dān）的集成工作（zuò）。但（dàn）在本次解決方（fāng）案中，本土集成商通過努力（lì）實現了高水平（píng）的技術集成，緊湊的係統布局如圖3所示。

圖3 緊湊的係統布局

集成商采用特（tè）殊（shū）定製的切割頭及隨動（dòng）係統配合（hé）史陶比爾TX90XL機器人，避免了由於負載局限性和高（gāo）速運動下形成的關節過載和係統抖動問題，實現穩定的激光和運動的機器人手臂的優勢相結合。同時集成商（shāng）對機器人運動（dòng）控製進行了深度定製。熱成形件對定位孔的要求非常高，標準的機器人在精度和速度的（de）極（jí）限狀態（tài）下很難達到熱成形（xíng）件苛刻的精度和速度要（yào）求的（de）平衡，本土的集成商通過技術研究和對熱成形件切割的特性以及切割圖形的分析，得到最佳（jiā）的切割速（sù）度和精度要求的結合（hé）。

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