机器人铣削系统的组成及铣削系统研究袁锐强摘要：主要针对机器人铣削系统的组成及铣削系统展开了研究，介绍、说明了机器人铣削系统的组成，并对影响铣削系统的因素作了分析，还阐述了汽车仪表盘的切割，以期能为有关方面提供有益的参考和借鉴。关键词：机器人；铣削系统；铣削用量；电主轴：TP242：ADOI：10.15913/jki.kjycx.2016.14.114所谓的“铣削”，是以铣刀为刀具加工表面的一种方法。随着自动化科学技术的不断发展，机器人技术被逐渐应用到了各行各业中，特别是铣削系统中。因此，为了更好地使机器人技术与铣削系统相结合，我们就需要做好相关的工作。基于此，本文就机器人铣削系统的组成及铣削系统进行研究，相信能给有关方面带来一定的帮助。1机器人铣削系统的组成1.1系统的构成机器人铣削系统主要包括工业机器人、电主轴、转台、换刀装置、排废料装置、工装夹具、安全房、PLC电控柜、真空泵等。工作站布局如图1所示。1.2机器人的选用机器人的定位精度、操作的可靠性及便利性直接决定了铣削加工的精度和加工节拍。本文设计的工作站采用了工业机器人中应用广泛的日本FANUC机器人。考虑到加工精度及负载的要求，选取M-20iA型工业机器人，其重复定位精度为±0.08mm，六轴负载20kg，运动半径1811mm。由于机器人的轨迹运行精度要比重复定位精度差，因此，需要对其轨迹运行特性进行测定和研究。将一个数字百分表固定在机器人的六轴上，在水平台面放置一基准块，并沿直线做500mm往复运动来检测其轨迹精度，机器人在不同方向上的轨迹精度可通过改变测试的方向来获得。通过实验可知，机器人在z方向上的轨迹精度以及往复运动的轨迹重合度明显要好于x方向和y方向。所以，为了获得更高的铣削精度，机器人的铣削轨迹应主要采用类似于数控加工中固定z轴轮廓铣的轨迹方式来规划。1.3电主轴的选用具有铣削功能的机器人需要在机器人末端六轴上安装使铣刀旋转的执行装置——电动主轴。由于机器人本身的结构决定了其具有较低的刚度特性，因此，切削加工过程中应尽量减小铣削力的数值，在工艺上需要采用高速铣削加工。本文采用ECO80系列电主轴。该主轴具有自动换刀及高速旋转功能，旋转速度0～40000r/min，输出最大功率3.0kW，轴向偏心距小于1μm，振动位移小于1.5mm/s。2影响铣削系统的因素2.1铣削用量对铣削力的影响由于机器人本身的结构决定了其具有较低的刚度特性，因此，实际铣削精度很容易受到铣削力的影响。而影响铣削力的主要因素是铣削用量，比如铣削深度、铣削宽度和进给速度等。一般来说，铣削用量取值越小，铣削力相应地会越小，铣削精度越高。但是，铣削效率也是机器人铣削加工工艺所必须考虑的关键因素。因此，必须在同时考虑铣削力和铣削效率的条件下在合理的范围内优化铣削参数。为了在铣削过程中保持切割边缘的美观性，必须限制铣削用量的取值范围。例如，在常用的直径为6mm铣刀的铣削过程中，铣刀的铣削深度应控制在3mm以下，以防止在铣削过程中发生卷边现象。基于同样的原因，铣削宽度也应控制在3mm以下，而进给速度应控制在30mm/s以下。与传统铣床所不同的是，机器人为6自由度悬臂结构，其可达性大大增强，因此在切割过程中，需要根据切割边缘的形状、位置及切割节拍合理规划机器人的运行轨迹，实现较好的切割效果。2.2铣削精度的影响因素虽然机器人的灵活性是传统机床不可比拟的，但是与“工业母机”之称的机床相比较，其加工精度受影响的因素比较多。机器人的运行进度受到负载及其机构的影响一般在0.08mm左右（以20kg负载为例），电主轴的旋转精度0.01mm左右，工装夹具及其旋转或传送机构的定位精度在0.15～0.2mm。因此，机器人铣削系统的累积定位精度在0.3mm左右。对于非精密级的工件，其加工精度完全能满足加工要求。3汽车仪表盘的切割3.1工装夹具的制作汽车内饰件中的仪表盘如图2所示。由于其为塑料材质且加工角度比较复杂，加工位置分布广泛，因此，特别适合采用机器人加工的方式加工。在夹具的设计过程中，一定要考虑其定位的准确性，尽可能地保证重复定位精度达到要求，在必要处采用仿形支撑结构，同时配以真空吸盘将工件固定在切割夹具上。-全文完-