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1、机器人在打磨抛光中的应用（一）,目录,一、概述二、主要分类三、技术要点与难点,1.1 打磨（磨削）工艺简介,磨削加工：对工件的表面进行精加工，使其在精度和表面粗糙度等方面达到设计要求的工艺过程。按磨削精度分 粗磨、半精磨、精磨、镜面磨削、超精加工。粗磨：对工件表面进行粗加工，粗磨精度可达到IT9IT8，表面粗糙度Ra为101.25m精磨：对工件表面进行精磨，去除粗磨留下的加工纹路，为抛光、电镀加工作准备精磨精度可达到Ra为0.40.2m去毛刺：就是清除工件已加工部位周围所形成的刺状物或飞边。有些零件对尺寸、形位精度要求并不严格，但对表面粗糙度要求甚高，如卫浴产品。,1.2 抛光工艺简介,抛光：
2、抛光是指利用机械、化学或电化学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。是利用抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。抛光不能提高工件的尺寸精度或几何形状精度，而是以得到光滑表面或镜面光泽为目的，有时也用以消除光泽（消光）。粗抛：进一步降低工件表面粗糙度，为电镀提供必需的集体表面质量。电镀：增加产品的抗蚀及耐磨能力，同时获得产品表面的外观、色泽。精抛：达到产品最终的表面粗糙度要求。,1.3 机器人代替人工打磨的优越性,人工打磨的缺点,机器人打磨的优点,1,打磨产生的火花、粉尘及噪音严重影响人的身心健康；,2,工人无法长时间集中精力从事紧张、重复的劳动，容易
3、发生工伤事故；,3,人工打磨质量要依照工人经验去判断好坏，使得打磨质量无法得到保证；,4,熟练工的缺失，工效低下且招工困难；,5,人工成本不断抬高，而且恶劣的工作环境必须为工人支付更高的薪酬。,1,密闭式的机器人工作站，将高噪音和粉尘与外部隔离，减少环境污染；,2,操作工不直接接触危险的加工设备，避免工伤事故的发生；,3,机器人能保持产品加工精度的一致性，不仅保证了质量的可靠，而且降低了废品率；,4,机器人替代熟练工，不但降低人力成本，而且也不会因为操作工的流失而影响交货期；,5,机器人可24小时连续作业，生产效率大福提高。,6,可再开发性，用户可根据不同样件进行二次编程，缩短产品改型换代的周
4、期，减少相应的投资设备；,1.4 主要应用行业,主要用于工件的表面打磨、棱角去毛刺、焊缝打磨、内腔内孔去毛刺、孔口螺纹口加工等工作。,1,卫浴五金行业；,2,3C行业；,3,家电、家电零部件行业；,4,木材建材家居制造行业；,1.5 打磨抛光集成商简介,（1）佛山利迅达机器人系统有限公司（2）泉州长江工业公司（3）温州金石机器人科技公司（4）河北廊坊智通机器人公司（5）厦门至慧机器人（6）德国SHL公司（7）西班牙MEPSA公司（8）意大利INTEC机器人系统公司,1.5 打磨抛光集成商简介,德国SHL公司：打磨和抛光工艺自动化的先驱者之一。自1989年以来携手各专业领域的技术人才研发了半自动
5、和全自动表面处理高科技解决方案。迄今为止，我们为全球不同行业的公司提供了1100多台自动化设备。其中包括卫浴设备、家具、门把、家电、医疗和汽车行业制造商。,1.5 打磨抛光集成商简介,（7）西班牙MEPSA公司:一家世界领先的自动机械设备设计和制造公司，专门生产金属零件和其他材料抛光，研磨，去毛刺，拉丝处理设备。,目录,一、机器人打磨概述二、打磨机器人主要分类三、机器人打磨技术要点与难点,2.1打磨机器人的分类,1.工具型打磨机器人,2.工件型打磨机器人,3.机器人+磨床机器人负责上下料，磨削由磨床完成。,2.2工具型打磨机器人,定义：是机器人通过操纵末端执行器固连打磨工具，完成对工件打磨加工
6、的自动化系统。,1、机器人本体2、工具型打磨机器人的工具系统。（1）工具型打磨机器人的刀库系统，要能储存35把打磨工具。（2）打磨工具包括铣削、磨削、抛光工艺加工的铣刀、磨头、抛光轮等，满足粗、细、精等工艺加工。3、工具型打磨机器人的末端执行器（1）刀具动力装置，一般采用电动或气动方式。（2）电主轴的功率、转速要满足打磨需要的工效和光洁度。4、配置力控制器避免机器人和刀具过载而损坏，同时力控制器使打磨工具对工件的作用力能相对恒定，可以保持打磨工件的一致性，保证打磨精度。5、机器人行走导轨打磨机器人可以通过导轨行走，扩大工作范围，同时也有利用不同车间场地的机器人单元的布局。6、工件变位机通过变位
7、机的回转式翻转，便于打磨机器人夹持的各种打磨工具，避免工件干涉而到达打磨部位。,构成：,2.2工具型打磨机器人,工件型打磨机器人,定义：是一种通过机器人抓手夹持工件，把工件分别送达到各种位置固定的打磨机床设备，分别完成磨削、抛光等不同工艺和各种工序的打磨加工的打磨机器人自动化加工系统。其中砂带打磨机器人最为典型。,1、机器人本体2、工件型打磨机器人配备的打磨设备。1、按打磨工艺要求，分别配置砂带机、毛刷机、砂轮机、抛光机等。2、按精度要求，分别配置粗加工、半精加工、高精加工等各种工艺的打磨设备。3、工件型打磨机器人的夹具4、工件型打磨机器人的力控技术工件型打磨机器人，可根据打磨需要配置力控制器
8、，通过力传感器，及时反馈机器人在打磨过程中工件与打磨设备的附着力，以及打磨程度，防止机器人过载，或工件打磨适度，从而确保工件打磨的一致性，防止产生废品。,构成：,目录,一、机器人打磨概述二、打磨机器人主要分类三、机器人打磨技术要点与难点,3.1 机器人打磨技术介绍,接触方式,接触式,非接触式：磁研磨、电火花研磨等,主动柔顺控制：研磨工具系统利用力的反馈信息采用一定的控制策略去主动控制作用力-由于机器人末端执行器刚度问题，一个很小的位移偏差就有可能造成工件（或设备）的损坏,被动柔顺控制：研磨工具系统凭借一些辅助的柔顺机构，使其在与环境接触时能够对外部作用力产生自然顺从-适应能力较差，不适合精加工
9、,主被动柔顺控制：主动柔顺和被动柔顺两者结合-高精度和高适应性,打磨和抛光等接触性质的作业任务对机器人来说具有相对较大的难度，必须在控制位置的同时对机械手和环境之间的接触力进行控制。,柔顺控制,3.2 工具型打磨机器人,由于采用了有源闭环控制方案和对表面接触力的持续监控，加上独有的算法，这种先进的技术使AFD1000系列的精度达到惊人的0.4N。其重力传感器自动对重力进行补偿，不管方向如何变化，表面接触力能够始终控制在设定的值。AFD1000系列使用的独立的FCU1000控制器，使得机器人系统集成工作变得轻松了许多，短短几分钟便可以安装到机器人系统中。所有这些功能结合，使PushCorp AF
10、D1000系列当今最先进的，可靠和具有成本效益的力控制系统。,美国PushCorp自适应力控制装置,3.2 工具型打磨机器人,奥地利ACF恒力补偿元件(Active Contact Flange)是专业为物体表面处理而设计的一款机器人柔性触觉元件；该ACF具有非常高的柔性触觉系统；有着高度的灵敏性和精度。,奥地利ACF主动自适应力法兰,3.2 工具型打磨机器人,沈阳埃克斯邦科技有限公司自主研发、生产、销售自主机器（机器人）关键部件。同时面向行业客户提供整体解决方案，包括但不限于：工业打磨、抛光行业，工业装配行业，机器人安全领域，工业过程测控。产品主要应用于工业机器人公司，工业自动化相关研究所、
11、高校。主营产品：六轴力&力矩传感器|恒力执行器（自适应法兰）|工业装配用柔顺补偿器|机器人末端工具防碰撞传感器|机器人末端工具快换装置。,3.2 工具型打磨机器人,瑞士AMTRU公司是一家专业从事打磨以及去毛刺相关夹具研究、设计生产于一体的专业公司；公司成立于1984年，专业从事机器人打磨夹具设计近30年，其技术与经验得到全世界范围的认可，在1995年其打磨夹具被ABB公司所认可并得到广泛推广与应用；目前我们的产品远销亚欧北美，世界每一个角落。,3.3 工件型打磨机器人,3.3 工件型打磨机器人,美国Pushcorp 被动柔顺装置,3.3 工件型打磨机器人,西班牙MEPSA 研磨抛光系统,德国
12、SHL公司,3.4打磨机器人技术要点,1、对类似水龙头等目标工具的打磨抛光工艺来说，外形曲面、曲线比较复杂，要求机器人能完成高精度的数千点打磨轨迹，这对机器人的运动编程提出了较高的要求。合理的方式是通过离线模拟仿真以及在线调试配合来完成，因此需要机器人配置有功能强大的离线仿真软件系统。而对打磨工艺的理解深度，也会之间影响到编程的效果，从而影响到工件打磨后的产品质量。2、防护等级 打磨作业工况恶劣，机器人防护等级要求高，一般要求达到防护等级为IP65。3、机器人用来进行位置控制，是刚性的；砂带机要进行磨削，为保证两者接触时的安全及压力的稳定，需要力控制的驱动使系统具有一定的柔性；另一方面为了提高
13、磨削精度，要求砂带机能够快速响应磨削应力的变化，要确保力控制具有一定的精度4、打磨砂带会随着持续使用而逐渐磨损，因此需要机器人能通过记录或加装力矩检测传感器的方式来实现跟踪检测砂带的磨损情况，从而适时调整打磨轨迹，保证打磨质量。这一技术点被称为砂带补偿，压力补偿，速度补偿是常见的技术实现方式，但这都是需要做相应的硬件配置及软件开发来实现。,3.4打磨机器人技术要点,5、砂带机设计制造及组合方式、上下料机构以及工艺布局等都是影响机器人打磨精度、效率及系统稳定性的重要因素。6、力/位混合控制技术或策略国内尚未成熟应用。7、针对工件的研磨、抛光或去毛刺的工艺路线难以确定。综上几点，可以说，没有深厚的行业工艺经验和技术积累，想做出稳定可靠的机器人打磨系统，难度很大，因此说，面对庞大的打磨市场，除了成本因素外，技术实施难题也是影响机器人系统向该领域普及推广的重要问题。,谢谢！,
