一、去毛刺機器人的主要用處

很多齒輪和機械零件的邊緣和內孔邊緣，內部孔交匯處等都需要倒角和去毛刺。有些鑄件的合模線，冒口，頂桿印披鋒等都要去毛刺。很多需要貫通的孔由鋁蓋住，要銑削掉。有的鑄件上面和四周各個面都有要去毛刺的邊；有些散熱片類部分的空間很小，刀必須很細小。還有一些深孔的內部邊緣也要從外部伸入其內部進行去毛刺。在這些去毛刺過程中去毛刺的刀要從各種方向進給，其進刀角度變化最大可達?120?左右。有的工具要采用兩種不同刀型的合金銑刀，靠特殊技巧保證僅部分料被去掉，而周圍大平面不會被損傷。還有很多大型軸類件也要去毛刺，很多閥體和發電機內部孔交匯處也要去毛刺。

二、機器人的機械結構

針對前面介紹的去毛刺要求，沈陽萊茵機器人利用其多年成熟的鑄件去毛刺機器人的經驗和借鑒國外的經驗能對復雜的齒輪和復雜的鑄件等的倒角和去毛刺任務，設計出全新的，靈活通用的，可復制的，高可靠的六軸去毛刺機器人。利用我們功能非常豐富的控制系統，多種機器人設計經驗，機床制造經驗，倒角刀和通用去毛刺工具能給用戶量身訂做高效，穩定可靠，簡單實用的各自去毛刺機器人。這類機器人綜合了五軸加工中心的高強度，高空間定位精度的特點，關節機器人的高速靈活性，高動態特性。萊茵去毛刺機器人是高效銑削機器人、高效加工機器人，以其高強度，高定位精度，運動軌跡重復性一致性高，編程簡單，操作簡單，安全可靠而受用戶稱贊。

為了提高去毛刺的效率我們可以在工件的工裝下面加上一個轉動軸或擺動軸。轉動軸能大幅減少XY兩個軸的運動，而擺動方向不僅能減少XYZ軸的運動量，還能簡化進刀的方向。擺動軸的擺角范圍最大可達?120。轉動軸的轉角范圍最大可達?180。很多齒輪是對稱結構，采用轉動軸能加快打磨效率，簡化編程過程。擺動軸作為第六個軸參與聯動和空間插補運動。這樣六軸聯動能提高打磨去毛刺的效率。下面就詳細介紹龍門式六軸去毛刺機器人。

1、機器人的XYZ三個直線運動軸

打磨機器人的X軸，Y軸和Z軸三個直線運動軸采用大型數控龍門刨床的結構，其骨架采用沈陽機床廠的龍門刨床床身結構，采用直線導軌導向，精密滾珠絲桿傳動，伺服電機驅動。這樣機器人的XYZ三個直線運動軸就有數控龍門刨床類似的剛性，類似的精度。由于我們的機器人控制系統也具有機床數控系統的功能，如絲桿誤差補償，反向間隙補償等，還可以接光柵尺反饋信息，所以重復定位精度通常高于在?0.004mm。

2、機器人的轉動軸

通常在Z軸的最下端裝配有A軸和C軸兩個轉動軸，它們由精密諧波減速機傳動，交流伺服電機驅動。在設計時我們盡可能減少A軸和C軸的旋轉半徑，其結果是不僅兩個轉動軸A軸和C軸具有關節機器人末端三個關節的高速高動態特性，還有遠高于常見關節機器人的高鋼性和運動精度。通常AC兩個軸的轉動半徑為0，其結果是當A軸，或C軸，或AC兩個軸轉動時僅僅改變刀尖的方向，但不改變刀尖的XYZ坐標值。類似的原理可以還為用戶設計制造過三個傳動軸全部安裝在Z軸下端，刀具不僅可以從上向下銑削，還可以從下向上以近似60度的角度進行銑削加工。

3、選配工件轉動軸

我們在X軸滑塊上安裝工裝，帶動工件轉動或擺動。整個工裝及上面的工件可以由一個或兩個轉動軸或擺動軸帶動，轉動方向可以按工件去毛刺的需要來確定。這樣機器人的五個軸或六個軸與工件轉動軸一起構成六軸或七軸聯動機器人。

4、懸臂式XYZ結構

除了采用傳統的龍門式結構外，還有懸臂式XYZ結構。懸臂式XYZ結構是在X軸的滑塊上加上伸縮運動的水平運動Y軸，在Y軸的懸臂端加上上下運動的Z軸。在Z軸的最下端帶有AC軸。這類懸臂式結構的主要特點是X軸的有效行程可以做到100米，Y軸的有效行程可以做到3米或更長，Z軸的行程也能做得2米，這類超大型機器人特別適合大型軸類工件的去毛刺，噴涂，拋光等要求。

圖1：六軸去毛刺機器人的結構形式及帶防護罩及電箱后的設計  圖。實際照片和工作錄像請聯系萊茵機器人。

三、機器人控制系統簡介

1、系統基本功能

采用德國產八軸聯動多通道數控系統Editasc。該系統除了具有西門子840D的全部功能外，還是六自由度關節機器人的理想控制系統。例如在德國被用于控制關節機器人抓取眼睛框進行精密拋光。Editasc系統具有超強預讀功能確保打磨拋光高速，平穩和精確進行。具有CAD圖形編程，示教編程和樣條函數功能簡化了復雜軌跡的編程。該系統具有大跨度龍門機床兩軸同步控制功能，龍門軸下沉傾斜補償功能，3D刀具補償，復合軸功能，多通道功能和RCTP功能?？梢越邮展鈻懦吆透鞣N編碼器反饋信號，適合高速高精設備的控制，能以每秒10000次位置環PID調節周期精密控制確保位置精度。

2、 手脈輔助示教編程功能

僅僅示教鑰匙處于合閉位置（鑰匙取下），而自動運行方式的鑰匙處于斷開位置（狀態）才可以進入示教操作方式。在示教運行方式下僅允許如下操作：

1) 回零點；

2) 用手脈操作各種軸；

3) 進入示教編程操作；

4) 選擇及打開原來已經存在的用戶程序（屬性T）；

5) 或新建立一個程序及命名（程序屬性T）；

6) 圖示該程序；

7) 運行該程序，可以全部運行，可以單段運行，可以用選擇部分程序段運行；

8) 可以在程序中隨時修改加速度和速度；

9) 仿真運行該程序；

10) 可以復制和刪除程序，要有二次確認功能，以防誤操作；

11) 對剛打開的程序重新命名（另存為）；

12) 退出自動運行方式到主頁面方式下。

圖2：數控系統的外觀圖，可以按要求選擇不同的顯示界面和按鍵定義和布局

為了簡化示教編程，我們特意請德國專家開發了專用程序，比例走直線段就用手脈確定開始和結束兩個點；走3D圓弧就用手脈確定開始，中間點和結束三點；走3D圓就用手脈確定圓上的四個點。這些點的對應坐標自動進入程序中，系統自動生成5軸連動運動命令。整個示教過程就用手脈操作器一個人獨立完成，快速高效安全。

四、多種配置方式

1、選用電動或氣動打磨去毛刺工具

打磨工具可以是電主軸配銑削刀具，也可以是氣動打磨頭?？梢允莿傂赃B接的電主軸，這主要對精度高的齒輪，或對工件尺寸要求不高的鑄件類。由于齒輪精度很高，采用固定主軸就可以。也有的用戶為了簡化編程采用柔性主軸，靠刀具半徑補償來自適應打磨去毛刺。

2、選擇兩個或三個動力頭

有的齒輪除了齒的兩端要倒角去毛刺，在齒輪內部也有一些部位要倒角去毛刺。為了能使刀具能自動到達要打磨位置，可以一次裝有兩個或三個不同的動力頭來完成不同部分，不同尺寸空間內的去毛刺任務?？繖C器人的AC軸的運動能更好地使用各個刀具完成去毛刺任務。有時再加上B軸帶動刀具自身轉動。

3、自動換刀功能

也可以向加工中心一樣選擇帶帶自動換刀的動力頭，來更換不同的倒角工件。比如不同形狀的銑削刀具，多種鋼絲刷和微性砂帶機等。

圖3：單打磨頭和多個打磨頭的設計方案及照片

五、打磨機器人的主要優點

1．XYZ采用數控加工中心相同的結構，靠直線導軌導向和精密滾珠絲桿轉動，使其具體類似加工中心的剛性，穩定性和精度。工作過程中重復定位精度可達?0.004mm。

2．AC兩個轉動軸利用精密諧波減速機，不但具有關節機器人的高速靈活性，高動態特性，但轉動半徑幾乎為零，其結果是精度更高，剛性更好。

3．利用RCTP編程功能和AC軸轉動半徑幾乎為零，刀具僅僅靠AC兩個軸的轉動就能快速改變刀尖方向，但刀尖位置不變，這樣加工起來速度快，空跑位置少。

4．整個設備具有五軸加中心的高強度，高剛性，高精度，又具有關節機器人的高速高動態特性，是理想的加工型機器人。

5．采用最新的數控系統，編程簡單，友好。

6．運動軌跡中各個程序段的運行速度可以通過試運行看刀具效果來確定。

7．可以通過單段運行方式逐步逐端驗證及修改程序。

8．可以設置修改各個部分倒角的形狀，如角度和大小等。

9．可以選配力控制，來自動適應不同位置的倒角量及倒角速度。

10．可以帶自動測量頭，自動識別記錄要倒角的軌跡。

11．可以選擇自動換刀換工具系統，來完成不同的倒角和拋光等任務。

12．倒角量小時可以以2.5m/min 的速度來完成倒角。

13．可以選配一個到兩個轉動軸，來帶動工件轉動和擺動，方便倒角及提供倒角效率。

14．沒有要求特殊的工具，常見的氣動，電動工件就可以用來倒角和拋光。

15．可以示教編程和離線CAM編程，快捷實用。 

六、應用及展望

1．這類六軸聯動去毛刺機器人在德國和瑞士主要取代關節機器人完成多種齒輪去毛刺任務。

2．有多臺設備多年類在國內幾個著名汽車配件廠和壓鑄件廠對多種復雜的鑄件去毛刺，高效，一致性好，穩定性高，深受用戶稱贊。

3．被用戶用于大型鋼件倒角，焊口打磨等。

4．可以用于大型軸類件的表面拋光去毛刺任務，帶動砂帶機，砂輪機，刷子和銑刀來完成不同部位不同的打磨去毛刺和拋光任務。

5．這類設備還可以用于很多工件內部交叉孔的去毛刺。

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