Kadia 多年來一直在設(shè)計(jì)基于 6 軸工業(yè)機(jī)器人的去毛刺機(jī)器人單元。與此同時(shí)，一種新趨勢(shì)正在出現(xiàn)，即具有更高附加值組件的解決方案，即采用通用加工工藝，如銑削、鉆孔或螺紋切削。因此，機(jī)器人不再只是去毛刺機(jī)的一部分。

　　這家總部位于紐廷根的公司通過其 Deburr-Robot-Cells 追求兩個(gè)概念：機(jī)器人抓住工件并將其移動(dòng)到固定工具(通常是刷子)或引導(dǎo)工具本身，例如銑刀。后一種情況是更大的挑戰(zhàn)。一個(gè)例子是大型齒輪的去毛刺(圖 1)。去毛刺這個(gè)術(shù)語不再適合這種應(yīng)用;這更多的是邊緣塑造的問題。齒輪的倒角最大為 5 mm。用于此的工具是整體硬質(zhì)合金立銑刀。編程很復(fù)雜，因?yàn)榈毒咦裱X面的漸開線輪廓。

圖 1：使用整體硬質(zhì)合金刀具，機(jī)器人為牙齒提供最大 5 毫米的倒角。它完全遵循齒面的漸開線輪廓。圖片來自卡迪亞

　　近年來的進(jìn)一步發(fā)展是去毛刺自動(dòng)化單元，其中機(jī)器人除了去毛刺外還執(zhí)行綜合處理任務(wù)。例如，在這個(gè)星座中，它與加工中心一起工作，即放置組件，再次移除它們，如有必要，還充當(dāng)相鄰系統(tǒng)部件(如質(zhì)量或清洗站)的接口。去毛刺只是其中的一項(xiàng)任務(wù)。

　　這些任務(wù)是由其他人加入的。這就是為什么 Kadia 現(xiàn)在提供第三類機(jī)器人系統(tǒng)作為應(yīng)用程序：Machining-Robot-Cells。Kadia 去毛刺機(jī)銷售部的 Jannik Weiss 解釋說：“越來越多的客戶在詢問是否可以使用機(jī)器人，例如，也可以應(yīng)用螺紋或平面。” 客戶的計(jì)劃：他們希望避免重新夾緊操作。如果去毛刺機(jī)器人通常在機(jī)械加工之后繼續(xù)加工鏈，如果可以將工作從其他加工機(jī)器中帶走，則可以節(jié)省大量時(shí)間。“因此，我們正在重新定位自己，”Kadia 董事總經(jīng)理 Henning Klein 解釋道。“由于我們?cè)跈C(jī)器人自動(dòng)化解決方案或 Deburr-Robot-Cells 方面積累了多年的專業(yè)知識(shí)。

　　高性價(jià)比的加工解決方案

　　原則上，6軸工業(yè)機(jī)器人適用于廣泛的加工技術(shù)：鉆孔、銑削、螺紋切削等;干、濕或使用最小量潤(rùn)滑是可能的。主要優(yōu)點(diǎn)是機(jī)器人是一種成本相對(duì)較低的加工解決方案。有了它，可以輕松觸及立方體工件的所有暴露面。如果要通過加工中心實(shí)現(xiàn)相同數(shù)量的自由度，則需要更復(fù)雜的 5 軸機(jī)床概念，這會(huì)導(dǎo)致高成本。此外，機(jī)器人可以交替拾取夾具和工具，因此適用于多功能場(chǎng)景。

　　機(jī)械加工機(jī)器人的局限性在于其相對(duì)較低的剛性。它無法提供加工中心上可用的精密導(dǎo)軌的可重復(fù)性。手臂伸得越遠(yuǎn)，結(jié)果越不準(zhǔn)確。因此，它的使用僅限于具有相應(yīng)大公差和小切屑深度的應(yīng)用。但是，有一些調(diào)整和參數(shù)會(huì)影響結(jié)果。

　　編程可以在一定限度內(nèi)補(bǔ)償反轉(zhuǎn)點(diǎn)與理想路徑的偏差。“Kadia 的工藝開發(fā)部門確定需要優(yōu)化哪些參數(shù)以及如何優(yōu)化。我們?yōu)榇嘶ㄙM(fèi)了必要的時(shí)間，以便最終為客戶提供一個(gè)有能力的工藝，”Weiss 說。

　　示例：汽車電池外殼托盤的銑削

　　機(jī)器人最適合的一種應(yīng)用是加工鋁制外殼托盤上的分型面，用于固定汽車電池。這些外殼由帶有碰撞保護(hù)結(jié)構(gòu)的擠壓型材制成，實(shí)際上是油箱的繼承者。所需數(shù)量正在迅速增加。由于所需的表面要求和公差，加工中心會(huì)過大。另一方面，機(jī)器人滿足尺寸精度要求并充分發(fā)揮其成本優(yōu)勢(shì)和靈活性。

圖 2：由鋁型材制成的托盤結(jié)構(gòu)，用于放置汽車電池。機(jī)器人的任務(wù)是在連接表面上進(jìn)行銑削，以便稍后安裝蓋子。

　　Kadia 最近為一家汽車制造商開發(fā)了相應(yīng)的加工概念。詳細(xì)任務(wù)：對(duì)分型面進(jìn)行銑削，隨后進(jìn)行刷毛去毛刺，以便稍后可以用螺栓固定框架并用鋼蓋密封(圖 2)。客戶要求的一個(gè)重要細(xì)節(jié)是具有低波紋的平面銑削表面?？蛻糁付?Rz < 20 µm / Ra < 4 µm 的表面質(zhì)量。

圖 3：用于電池托盤的機(jī)器人單元

　　解決方案：一個(gè)單元和三個(gè)機(jī)器人(圖 3)。為滿足循環(huán)時(shí)間要求，工件的一側(cè)(加工量較大)需要兩個(gè)機(jī)器人，而另一側(cè)的機(jī)器人就足夠了。整個(gè)加工(即包括刷去毛刺在內(nèi)的銑削)的設(shè)置需要不到 80 秒的時(shí)間。如果將來必須加工具有更多細(xì)節(jié)的工件變體，該單元仍為第四個(gè)機(jī)器人提供空間。

圖 4：Kadia 提前對(duì)虛擬工件進(jìn)行了廣泛的測(cè)試加工。這使得可以確定最佳加工參數(shù)。

　　使用銑刀預(yù)先進(jìn)行的測(cè)試(圖 4)表明，在機(jī)器人切削中定義幾乎所有加工參數(shù)時(shí)，振動(dòng)的最小化是一個(gè)大問題。例如，切削幾何形狀、宏觀和微觀幾何形狀是重要的調(diào)節(jié)螺釘，因?yàn)樗鼈儗?duì)切削力具有決定性影響。除其他外，切削深度是一個(gè)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn);應(yīng)用工程師將其限制在 2 毫米以減少振動(dòng)。同時(shí)，他們優(yōu)化了切削速度和進(jìn)給量，從而避免了顫痕(圖 5)。切削刃在加工過程中通過微量潤(rùn)滑冷卻。

圖 5：通過切削速度、進(jìn)給率和切削深度的最佳組合，機(jī)器人可以產(chǎn)生比要求更好的表面。顫動(dòng)標(biāo)記仍然不存在。

　　安裝在機(jī)械臂上的可編程主軸單元負(fù)責(zé)分析切削數(shù)據(jù)。它們形成第 7軸。上述解決方案實(shí)現(xiàn)了 Rz = 10 µm / Ra = 2 µm 的表面光潔度。因此，用戶所需的表面光潔度降低了 2 倍。

　　操作簡(jiǎn)單

　　乍一看，一個(gè)包含三個(gè)機(jī)器人的單元是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。但是，它的操作比預(yù)期的要簡(jiǎn)單。Kadia 在設(shè)計(jì)細(xì)胞時(shí)考慮到了可用性;操作人員不需要是 CNC 程序員或機(jī)器人專家。Weiss 繼續(xù)說道，“任何了解技術(shù)圖紙的熟練金屬工人都能夠操作我們的機(jī)器人單元。每個(gè)加工細(xì)節(jié)只定義一個(gè)主點(diǎn)。這很容易糾正。到下一個(gè)特征的接近路徑和過渡運(yùn)動(dòng)是預(yù)定義的. 工件上每個(gè)與工藝相關(guān)的尺寸都可以從圖紙中以純文本形式讀取。”

　　由此可見，如果工件超差，操作者可以自行快速輕松地修正相應(yīng)的工件和刀具坐標(biāo)。