創新機器人熱成形件激光切割解決方案
2018-9-27 來源：- 作者：曾志青
作者 ：曾志青，史陶比爾工業機器人事業部中國區銷售經理。
隨著機器人精密軌跡控制技術與激光技術的不斷發展，在激光領域切割、熔覆、焊接等應用中使用機器人柔性自動化解決方案已成為金屬加工的重要手段。
作為機器人激光應用的領先者，史陶比爾推出創新雙機器人熱成形件激光切割系統，達到精度、效率、成本結合的最佳效果。熱成形件柔性加工：汽車制造新挑戰近來汽車市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于其高強度輕質量的特點被大量使用。采用熱沖壓成形技術得到沖壓件強度可高達1500MPa，且在高溫下成形幾乎沒有回彈。憑借其成形精度高、成形性好及質量輕的顯著優點被汽車制造領域大量使用，廣泛用于車門防撞橫梁、前后保險杠等安全件以及A柱、B柱、C柱及中通等車體結構件的生產。
然而，超高強度輕質量的熱沖壓件也給汽車制造帶來新的困難。在熱成形件的生產工藝中，熱成形件經過沖壓后從模具中取出后，還需要對其進行后續處理，如利用酸洗或噴丸的方式去除零件表面的氧化皮，以及對零件進行切邊和鉆孔。由于熱沖壓件的強度太高，結構復雜，傳統的平面機械切割工藝難以滿足，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。涉及熱沖壓業務的汽車零部件公司在激光設備方面有兩個基本選擇，五軸激光切割機床或六軸機器人激光切割系統。然而采用進口五軸激光切割機床的成本居高不下，引發了市場對低成本的柔性切割設備或生產線產生的旺盛需求。
雙機器人系統 ： 精度、效率、成本的最佳效果。
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，史陶比爾機器人聯合本土系統集成商推出了雙機器人熱成形件三維激光切割系統（見圖1）。
圖1 史陶比爾雙機器人熱成形件激光切割系統
采用標準的機器人本體，選用史陶比爾小型高速T X90X L機器人，通過集成商定制高速靈敏的輕型切割頭，同時借助史陶比爾開放的軟件及運動控制系統，結合雙機器人柔性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系列的特點是結構密封、高速和極出色的運動軌跡，由于熱成形件的特殊需求才加入到激光切割的應用領域。史陶比爾TX90XL六軸機器人僅重116kg，額定負載為5kg，具備1450mm的球形工作區域，如圖2所示。
圖2 史陶比爾TX90XL機器人
由于史陶比爾機械手臂的特殊機械結構和減速器專利，確保了無可匹敵的軌跡控制精度和速度，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；重復精度可達±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。
雙機器人熱成形件激光解決方案通過實際加工測試，能達到略超過最新五軸高速激光切割床的加工效率，同時切割精度能達到熱成形件產品的需求，10m m小圓切割圓度精度誤差在0～0.1mm誤差以內。與五軸機床同等外圍配置水平的雙機器人解決方案，整機成本遠低于進口高速五軸機床的價格，這讓行業用戶可以批量使用找到了最佳的解決方案，解決了成本的大問題。在機器人和系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切割解決方案的競爭力。
深度本土化集成激光切割行業高端核心技術通常由國外系統集成商掌握，本土集成商往往只能提供簡單的集成工作。但在本次解決方案中，本土集成商通過努力實現了高水平的技術集成，緊湊的系統布局如圖3所示。
圖3 緊湊的系統布局
集成商采用特殊定制的切割頭及隨動系統配合史陶比爾TX90XL機器人，避免了由于負載局限性和高速運動下形成的關節過載和系統抖動問題，實現穩定的激光和運動的機器人手臂的優勢相結合。同時集成商對機器人運動控制進行了深度定制。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極限狀態下很難達到熱成形件苛刻的精度和速度要求的平衡，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，得到最佳的切割速度和精度要求的結合。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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