簡單分析史陶比爾雙機(jī)器人熱成型件激光切割系統(tǒng)

挑戰(zhàn)

熱成型件柔性加工：汽車制造新挑戰(zhàn)



近年來汽車市場對安全性和輕量化的需求日益突出，超高強(qiáng)度的熱成型件由于其高強(qiáng)度輕質(zhì)量的特點被大量使用。采用熱沖壓成型技術(shù)制得到?jīng)_壓件強(qiáng)度可高達(dá)1500Mpa，且在高溫下成型幾乎沒有回彈，憑借其成型精度高、成型性好及質(zhì)量輕的顯著優(yōu)點被汽車制造領(lǐng)域大量使用，廣泛用于車門防撞橫梁、前后保險杠等安全件以及A柱、B柱、C柱、中通等車體結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)。

然而，超高強(qiáng)度輕質(zhì)量的熱沖壓件也給汽車制造帶來新的困難。在熱成型件的生產(chǎn)工藝中，熱成型件經(jīng)過沖壓后從模具中取出后，還需要對其進(jìn)行后續(xù)處理，如利用酸洗或噴丸的方式去除零件表面的氧化皮，以及對零件進(jìn)行切邊和鉆孔。由于熱沖壓件的強(qiáng)度太高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)的平面機(jī)械切割工藝難以滿足，必須使用激光技術(shù)來完成。三維光纖激光切割工藝是目前解決此類問題的一種重要方案。涉及熱沖壓業(yè)務(wù)的汽車零部件公司在激光設(shè)備方面有兩個基本選擇，五軸激光切割機(jī)床或六軸機(jī)器人激光切割系統(tǒng)。然而采用進(jìn)口五軸激光切割機(jī)床的成本居高不下，引發(fā)了市場對低成本的柔性切割設(shè)備或生產(chǎn)線產(chǎn)生的旺盛需求。

解決方案

三維激光切割雙機(jī)器人系統(tǒng)：精度、效率、成本的最佳效果

針對熱成型件加工難，成本高的特點，作為機(jī)器人激光應(yīng)用的領(lǐng)先者，史陶比爾機(jī)器人聯(lián)合本土系統(tǒng)集成商推出了雙機(jī)器人熱成型件三維激光切割系統(tǒng)。采用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器人本體，選用史陶比爾高速機(jī)器人TX90XL，通過集成商定制高速靈敏的輕型切割頭，同時借助史陶比爾開放的軟件及運動控制系統(tǒng)，結(jié)合雙機(jī)器人柔性生產(chǎn)組合解決方案來達(dá)到精度、效率、成本結(jié)合的最佳效果。



作為史陶比爾機(jī)器人明星產(chǎn)品之一，TX90XL系列的特點是結(jié)構(gòu)密封、高速和極出色的運動軌跡，由于熱成型件的特殊需求才加入到激光切割的應(yīng)用領(lǐng)域。史陶比爾TX90XL六軸機(jī)器人本體僅重116kg，額定負(fù)載為5kg，具備1450mm的球形工作區(qū)域。由于史陶比爾機(jī)械手臂的特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)和減速器專利，確保了無可匹敵的軌跡控制精度和速度，同時最大程度地降低了機(jī)器人工作盲區(qū)，擴(kuò)大有效加工空間；重復(fù)精度可達(dá)±0.04mm，前三軸的角速度為400°/s，約為普通機(jī)器人速度（130°/s）的三倍。

成果
深度本土化集成
雙機(jī)器人熱成型件激光解決方案通過實際加工測試能達(dá)到略超過最新五軸高速激光切割機(jī)床的加工效率，同時切割精度能達(dá)到熱成型件產(chǎn)品的需求，10mm小圓切割圓度精度誤差在0到0.1mm誤差以內(nèi)。與五軸機(jī)床同等外圍配置水平的雙機(jī)器人解決方案，整機(jī)成本遠(yuǎn)低于進(jìn)口高速五軸機(jī)床約的價格，這讓行業(yè)用戶可以批量使用找到了最佳的解決方案，解決了成本的大問題。在機(jī)器人和系統(tǒng)集成商共同努力下，精度和效率再一步提高可以提升雙機(jī)器人熱成型件切割解決方案的競爭力。

該解決方案中，本土集成商通過努力實現(xiàn)了高水平的技術(shù)集成。集成商采用特殊定制的切割頭及隨動系統(tǒng)配合史陶比爾TX90XL機(jī)器人，避免了由于負(fù)載局限性和高速運動下形成的關(guān)節(jié)過載和系統(tǒng)抖動，實現(xiàn)穩(wěn)定的激光和運動的機(jī)器人手臂的優(yōu)勢相結(jié)合。

同時集成商對機(jī)器人運動控制進(jìn)行了深度定制。熱成型件對定位孔的要求非常高，標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器人在精度和速度的極限狀態(tài)下很難達(dá)到熱成型件苛刻的精度和速度要求的平衡，本土的集成商通技術(shù)研究和對熱成型件切割的特性以及切割圖形的分析，得到最佳的切割速度和精度要求的結(jié)合。