機(jī)器人火焰切割技術(shù)在軌道車輛制造中的應(yīng)用

施子婧

【摘 ?要】隨著對軌道車輛質(zhì)量要求的不斷提高，機(jī)器人火焰切割技術(shù)做為一種重要的加工手段，近幾年在軌道車輛制造中獲得應(yīng)用。機(jī)器人火焰切割技術(shù)具有精度高、柔性強(qiáng)、加工范圍廣等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，其中，機(jī)器人火焰切割技術(shù)在軌道車輛制造中榫頭切割中發(fā)揮了強(qiáng)大的優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】機(jī)器人;切割; 軌道車輛

1.機(jī)器人火焰切割機(jī)器人切割技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

機(jī)器人火焰切割技術(shù)作為一種金屬加工技術(shù)，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：①精度高。機(jī)器人火焰切割精度主要由火焰切割精度和機(jī)械手運(yùn)動(dòng)精度決定。一般情況下，火焰切割的火焰定位精度在±0.05mm，可保證重要尺寸精度在0.1～0.5mm，機(jī)械手的重復(fù)運(yùn)動(dòng)精度一般情況下為0.1～0.2mm左右，因此， 機(jī)器人火焰切割精度可達(dá)到±（0.2～0.7）mm。②柔性強(qiáng)。機(jī)器人火焰切割具有三維和二維切割的功能，可以進(jìn)行二、三維切割。同時(shí)，可以進(jìn)行板材、線材，管材以及型鋼等進(jìn)行切割加工，滿足軌道車輛各種所需切割工件的切割工藝，切割軌跡采用機(jī)器人可編程控制來進(jìn)行程序控制，因此可以進(jìn)行多種產(chǎn)品的加工，具有較強(qiáng)的柔性。③加工范圍廣。可以完成復(fù)雜工件的加工。由機(jī)械人的允許軌跡再附加機(jī)械人軌道運(yùn)動(dòng)和工作臺運(yùn)動(dòng)，從而構(gòu)成復(fù)雜的空間運(yùn)動(dòng)，因此空間方位和可達(dá)的范圍廣，可以加工各種復(fù)雜的三維工件，可保證軌道車輛各型工件加工。④工作效率快。比起傳統(tǒng)的手工切割技術(shù)，機(jī)器人工作效率明顯提升。由于機(jī)器人日常維護(hù)保養(yǎng)得當(dāng)，可連續(xù)不間斷作業(yè)，從而加快生產(chǎn)節(jié)奏，提高工作效率。

由于上述優(yōu)點(diǎn)，機(jī)器人火焰切割技術(shù)在軌道車輛行業(yè)中獲得應(yīng)用不是偶然，正是因?yàn)樗兄约邯?dú)特的優(yōu)勢，能高效提升車輛制造質(zhì)量和效率，才使得機(jī)器人火焰切割技術(shù)的使用越來越廣泛。

2.機(jī)器人榫頭切割機(jī)

機(jī)器人榫頭切割機(jī)是軌道車輛制造中機(jī)器人火焰切割技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀之一。目前在軌道車輛制造中，軌道車輛制造廠家廣泛采用了火焰加工和機(jī)器人技術(shù)，其中機(jī)器人榫頭切割機(jī)為機(jī)器人火焰切割技術(shù)的成功應(yīng)用開啟了先路。其主要用于車架邊橫梁、橫梁的榫頭切割加工。由于采用機(jī)器人火焰切割技術(shù)，代替了原來傳統(tǒng)的手工火焰切割榫頭的落后工藝，提高了工件的切割精度和一致性，保證了質(zhì)量并且提高了作業(yè)效率，并在一定程度上降低了工作危險(xiǎn)系數(shù)，改善了勞動(dòng)環(huán)境，推動(dòng)了切割技術(shù)的進(jìn)步，具有較大的進(jìn)步意義。機(jī)器人榫頭切割設(shè)備加工的產(chǎn)品示例如圖1所示。

3.機(jī)器人火焰切割技術(shù)

機(jī)器人火焰切割技術(shù)涉及機(jī)器人技術(shù)和火焰切割技術(shù)，在軌道車輛制造中應(yīng)用該技術(shù)和相關(guān)設(shè)備，除考慮產(chǎn)品特點(diǎn)、產(chǎn)能和相關(guān)設(shè)備、機(jī)器人設(shè)備的技術(shù)要求外，主要應(yīng)解決以下幾方面的技術(shù)問題。

（1）選擇合適的機(jī)器人和火焰切割氣。一般根據(jù)產(chǎn)品的形狀、尺寸和機(jī)器人的性能綜合選擇合適的機(jī)器人規(guī)格，以滿足切割軌跡的需要。當(dāng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡受限，無法滿足切割需要時(shí)，可以增加機(jī)器人自身的軌道運(yùn)動(dòng)和工作臺的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)?；鹧媲懈顨獾闹饕x擇根據(jù)是切割的材料情況、切割速度要求、切割成本等因素綜合考慮。

切割機(jī)器人與火焰切割氣體分別如圖2、圖3所示。

（2）除塵。由于切割軌跡是空間的，切割火焰朝向是多方位的，因此切割時(shí)產(chǎn)生的煙塵和熔渣會(huì)沿各方位散落，在生產(chǎn)場地空間條件允許的情況下，為防止環(huán)境污染，切割空間最好封閉處理，同時(shí)在割頭處或上部設(shè)置排煙除塵系統(tǒng)。

（3）延續(xù)性工作平臺。為提高設(shè)備利用效率和提高生產(chǎn)效率，工作臺應(yīng)采用延續(xù)性工作平臺，實(shí)現(xiàn)邊上料邊切割加工的工序延續(xù)性。延續(xù)性工作平臺方式因需求而異，可根據(jù)使用現(xiàn)場確定，以榫頭切割機(jī)為例，現(xiàn)場采用滾輪輸送平臺完成邊上料邊切割的延續(xù)性工序。

（4）編程系統(tǒng)。編程系統(tǒng)必須便于編程和程序處理，能夠進(jìn)行離線編程和示教編程。必須有軌跡碰撞模擬系統(tǒng)，防止機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生碰撞。

（5）切割狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。條件允許下，安裝切割狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示系統(tǒng)，可對切割的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)防止人直接查看產(chǎn)生光線視覺損傷。

（6）切割廢料回收裝備。切割工序完成后，產(chǎn)生的廢料可以采用人工或自動(dòng)回收。如傳送帶回收、料箱回收等。

（7）安全光柵保護(hù)系統(tǒng)。在場地允許情況下。設(shè)備的工作區(qū)域內(nèi)應(yīng)設(shè)置光柵保護(hù)系統(tǒng)，防止人身傷害和碰撞。一般設(shè)置在工作臺前的上、下料操作區(qū)域。

（8）切割定位工裝。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和切割部位細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)合理的切割定位工裝，保證切割質(zhì)量。工裝要有型面定位、快速夾緊裝置等機(jī)構(gòu)。

4.結(jié)語

機(jī)器人火焰切割技術(shù)是機(jī)器人和火焰切割技術(shù)的集成，隨著軌道車輛制造技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人火焰切割技術(shù)已經(jīng)成為軌道車輛制造的一種重要技術(shù)，對提高車輛的制造質(zhì)量水平和工作效率等起到較大促進(jìn)作用，同時(shí)，機(jī)器人火焰切割技術(shù)也會(huì)在今后不斷發(fā)展與延伸。

參考文獻(xiàn)

[1]陳懇，楊向東.機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社.2006