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航空部件高精密机加工上下料项目

一、方案版本


1、深孔钻自动上下料桁架机械手

 

特点:

1.1.1只能针对深孔钻实现自动加工;

1.1.2结构简单,稳定,针对单台效率高;

1.1.3针对性强,可推广、可移植性能不高。

 


2、1V2固定式上下料6自由度机械臂

 

特点:

1.2.1能实现两台数控设备(深孔钻和cobra42)自动加工;

1.2.2机械臂固定,结构相对简单;

1.2.3使用频率比方案一高,但无法实现单元内所有数控设备自动加工。

 


3、1V3带行走轴上下料6自由度机械臂

 

特点:

1.3.1能实现单元内三台数控设备自动加工;

1.3.2具有行走轴,能进一步扩展机器人的操作范围,集成上下料,零件运输流转,自动加工等功能;

1.3.3根据实际需求可实现1V1、1V2、1V3快速切换,实用性大大增强。

 


二、最终版方案部件组成

 


方案布局图

 


主要部件组成

 


三、功能实现

 

 

 

B:1V2/1V1

在单元内三台数控设备不联动,有其中一台或者两台设备空闲时,可切换到1V2或者1V1模式。

不局限于管嘴的自动加工。

 


四、实施步骤

 

 

五、项目实施


1、主要部件的布局安装

 

行走轴的布局与安装

 

电器柜安装及触摸屏界面优化

 

两台自动上料机布局

难点:

由于尽量保持单元内现有设备不动,在机械臂有效的运动区域内兼顾三台机床的自动加工。又要保证一定的空间给人工操作。

解决措施:

调整行走轴的摆放位置,在保证T42人工操作空间的前提下,尽量靠近T42。

优化了手抓,扩大了机械臂的操作半径。


2、机床的通讯及自动门改造

 

深钻孔

 

难点:

系统老旧,原系统没有对外通讯接口,按键信号无法直接取出。

解决措施:

将主板拆下,经过PLC测试,找出相应按键的通讯信号,加装扩展板,重新编写PLC通信程序(多次与机床厂家沟通)。

 


T42

难点:

系统老旧,原系统没有对外通讯接口,按键24V信号可以直接取出(如加紧、启动),但面板按键信号无法取出(如尾座)。

解决措施:

按键24V信号通过PLC控制柜与总控系统连接通讯,无法取出的信号通过编入机床加工程序控制。(后续对机床自动补偿升级时,将相关的按键信号一并取出)

Cobra42

难点:

系统老旧,原系统没有对外通讯接口,按键24V信号可以直接取出(如加紧、启动),但面板按键信号无法取出(如尾座)。

解决措施:

按键24V信号通过PLC控制柜与总控系统连接通讯,无法取出的信号通过编入机床加工程序控制。(后续对机床自动补偿升级时,将相关的按键信号一并取出)

深钻孔上下料

 

T42上料

T42下料

 


3、辅助设备的安装调试

 


cobra42上料

 

 

难点:

标准液压卡盘的爪行程为Φ 4.5。

33B大小外径差为5,-23的大小外径相差大约10。

解决措施:

采用大行程液压卡盘,行程为Φ 26。

建立工件坐标系,保证零件进出卡盘时与主轴同心。

cobra42下料

 

手爪快换平台

特点:

结构简单,体积小,重量轻

随动,快速切换,无需行走轴配合

 

自动去毛刺装置

 


特点:

随动,快速去毛刺,无需行走轴配合

气动便于控制,浮动,便于调节力度及速度

 


4、33B、-4管嘴全流程调试

 

 

六、挑战与成果

1、整个项目的逻辑及控制系统的复杂性

6.1.1一台机械臂服务三台CNC,三种不同的系统,三种不同的工艺。

6.1.2采用快换手爪,快速切换不同的零件加工。

6.1.3三台CNC控制系统又可相互独立,可任意一台或两台单独控制。

6.1.4控制系统实现流水加工或三台独立加工,并在控制面板快速切换。

6.1.5至少能满足12种不同类型的管嘴的流水(或小批流)的加工。

 


2、数控车床要求装夹精度高

加工工艺限制,数控车床装夹配合精度达0.02mm,机械臂本身的重复定位精度只有0.08mm。

6.2.1一个机床一个坐标系

6.2.2增加导向

6.2.3手抓有一定的柔性(材质、自动顶紧

 


3、机床系统通讯改造困难

系统老旧,原系统没有对外通讯接口,按键信号无法直接取出。

6.3.1测试、找出内部通讯协议

6.3.2增加扩展板、信号接口

 


4、机械臂系统与工艺的匹配

三个机床,三种工艺,三种装夹方式。

机械臂的局限性,与要实现功能之间的差距。

6.4.1应用快换手爪

6.4.2对应三种上下料方式

6.4.3摈弃世界坐标系,使用工件坐标系(多达十几个工件坐标系)

6.4.4应用浮动顶尖、大行程卡盘、自动去毛刺等辅助装置

 


5、PLC、机器人系统编程及操作的复杂性

机器人系统设计多种逻辑算法及判断语言,编程操作远难于CNC。