折彎自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用分析

文/曹祥暉·

疫情之后，全球的鈑金制造商陸續(xù)復(fù)工復(fù)產(chǎn)，企業(yè)尋求能提高效率、建立更強(qiáng)大、更經(jīng)得起未來考驗(yàn)的業(yè)務(wù)模式。于是，自動(dòng)化生產(chǎn)將在企業(yè)中發(fā)揮越來越大的作用，因?yàn)樽詣?dòng)化解決方案為生產(chǎn)提供了高水平的靈活性、可靠性和遠(yuǎn)程服務(wù)。

在折彎自動(dòng)化領(lǐng)域，過去10年里情況發(fā)生了顯著變化，各類企業(yè)應(yīng)用這類技術(shù)變得更加容易。對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)來說，機(jī)械、軟件和機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步使折彎自動(dòng)化更加實(shí)用，國(guó)內(nèi)企業(yè)正在使用機(jī)器人和自動(dòng)化設(shè)備來優(yōu)化工作流程，縮短周轉(zhuǎn)時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。

編程離線完成

如今的機(jī)器人折彎編程軟件簡(jiǎn)化了CAM的程序準(zhǔn)備工作，創(chuàng)建機(jī)器人的運(yùn)行軌跡、設(shè)置參數(shù)等功能比十年前更強(qiáng)大，也更容易使用。配備機(jī)器人的折彎?rùn)C(jī)編程可完全離線處理，不需要示教機(jī)器/機(jī)器人第一件工件如何設(shè)置參數(shù)或折彎，這減少了相當(dāng)長(zhǎng)的停機(jī)時(shí)間，并確保折彎單元的生產(chǎn)不會(huì)中斷。該軟件自動(dòng)生成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)指令，引導(dǎo)它從一道折彎工序轉(zhuǎn)入下一道折彎工序直到工件成形，然后卸載或堆放工件。該軟件能夠計(jì)算出完整的無碰撞路徑——生成機(jī)器人通過的所有位置軌跡，這與過去的自動(dòng)折彎?rùn)C(jī)操作有明顯的區(qū)別，在以往的自動(dòng)化折彎?rùn)C(jī)操作中，機(jī)器人的教學(xué)大約需要一個(gè)小時(shí)。

除了對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程之外，具有CAM三維虛擬生產(chǎn)功能的軟件還提供了機(jī)器人軌跡和折彎?rùn)C(jī)功能的完整介紹，用戶可以在折彎開始前檢查并直觀地確認(rèn)折彎順序。在一塊板材成形之前就確認(rèn)好其流程，可避免操作失誤和材料浪費(fèi)。

機(jī)器人夾具適用性更強(qiáng)

機(jī)器人夾具作為機(jī)器人與機(jī)械手之間的媒介，是機(jī)器人系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。過去的夾具設(shè)計(jì)不適應(yīng)對(duì)多種幾何形狀的工件進(jìn)行折彎，需要根據(jù)不同的工件投入大量不同的夾具，同時(shí)也耗費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行夾具轉(zhuǎn)換，這可能涉及到每個(gè)工件的多次轉(zhuǎn)換。新的夾具設(shè)計(jì)更具適應(yīng)性，圖1所示的夾具是LVD正在申請(qǐng)專利的通用設(shè)計(jì)，適用于尺寸從30mm×100mm到350mm×500mm的部件，最大可處理3公斤的工件。這種自適應(yīng)設(shè)計(jì)讓用戶無需更換夾具就能處理一系列不同幾何形狀的工件，無需重新調(diào)整夾持位置，實(shí)現(xiàn)三面折彎。使用通用夾具不僅節(jié)省了投資成本，而且節(jié)省了成本高昂的夾具更換時(shí)間，保持了生產(chǎn)的連續(xù)性。

工業(yè)機(jī)器人更勝一籌

在全球范圍內(nèi)，工業(yè)機(jī)器人的使用呈上升趨勢(shì)。國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(International Federation of Robotics)報(bào)道稱，預(yù)計(jì)2020年機(jī)器人的供應(yīng)量將達(dá)到52.1萬臺(tái)，短短五年內(nèi)增加了一倍多。雖然汽車和電子行業(yè)是機(jī)器人的主要用戶，但金屬成形行業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛。

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上榜理由：利用美人計(jì)、離間計(jì)為朝廷除去董卓，為世人留下“呂布戲貂蟬”的典故

機(jī)器人本身的能力和可靠性也得到了提高。一家世界領(lǐng)先的機(jī)器人制造商可提供100多種工業(yè)機(jī)器人，有效載荷從3公斤到2.3噸不等，最大尺寸可達(dá)4.7米。在圖2中，一個(gè)工業(yè)機(jī)器人在長(zhǎng)達(dá)15米的直線軌跡上有大范圍的運(yùn)動(dòng)，比舊系統(tǒng)具備更多的可達(dá)性。

從圖紙到成品高效轉(zhuǎn)變

機(jī)器人折彎的另一個(gè)進(jìn)步是零件加工的速度更快。LVD的Dyna-Cell機(jī)器人折彎單元(圖3)由一個(gè)40噸折彎力的電動(dòng)折彎?rùn)C(jī)和Kuka工業(yè)機(jī)器人組成，折彎?rùn)C(jī)和機(jī)器人的軟件高度集成，操作便捷，它僅需10分鐘就可完成折彎?rùn)C(jī)及機(jī)器人的CAM編程，10分鐘又能完成機(jī)床設(shè)置及第一件工件的折彎，而從圖紙到成品只需20分鐘。即使零件是由機(jī)器人定位和操作的，折彎單元也能將從設(shè)計(jì)到成形零件的時(shí)間最小化，從而使折彎單元的生產(chǎn)效率更高，這顯著高于以往機(jī)器人折彎單元的生產(chǎn)效率。

保障流程控制

實(shí)時(shí)自適應(yīng)彎曲技術(shù)增加了Dyna-Cell機(jī)器人折彎單元的工藝一致性，自適應(yīng)折彎系統(tǒng)配備了角度測(cè)量裝置，以確保折彎的精確性及一致性。在圖4的LVD系統(tǒng)中，數(shù)字信息被實(shí)時(shí)傳輸?shù)綌?shù)控單元，數(shù)控單元對(duì)其進(jìn)行處理，并立即調(diào)整Y軸的位置以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)折彎。自適應(yīng)折彎的調(diào)整不會(huì)中斷折彎過程，也不會(huì)浪費(fèi)生產(chǎn)時(shí)間。這項(xiàng)技術(shù)可使機(jī)器適應(yīng)材料變化，包括板厚、應(yīng)變硬化和晶粒方向，能夠自動(dòng)補(bǔ)償任何變化。

成本控制

過去，制造商傾向于“過度自動(dòng)化”。盡管在功能和靈活性方面有了進(jìn)步，機(jī)器人折彎單元仍然是一項(xiàng)相當(dāng)大的投資。為了得到良性的投資回報(bào)率，確保自動(dòng)化生產(chǎn)的成本比例不超過獨(dú)立機(jī)器成本的兩倍尤其重要，得到正確的比例可以使零件的直接成本保持在合理的水平——零件的直接成本不“超載”，用戶不需要靠大量生產(chǎn)來保證流程的成本效益。

同樣值得考慮的是系統(tǒng)的通用性。當(dāng)批量零件尺寸太小而無法從機(jī)器人自動(dòng)化中獲益時(shí)，折彎單元能夠靈活地在獨(dú)立模式下操作，這將提高生產(chǎn)率和利潤(rùn)，因此更容易證明其合理性。在這種情況下，不論是正常工作時(shí)間，還是夜間“熄燈生產(chǎn)”，用戶可以選擇在任何一種模式下工作。

自動(dòng)換模技術(shù)

雖然像LVD的Dyna-Cell機(jī)器人折彎單元這樣的折彎自動(dòng)化解決方案應(yīng)用廣泛，如大批量重復(fù)作業(yè)和少量作業(yè)等，對(duì)于一些鈑金制造商來說，自動(dòng)化折彎的步驟需要以不同的方式進(jìn)行。

自動(dòng)換模折彎?rùn)C(jī)提供的解決方案，減少了設(shè)置時(shí)間：⑴使用自動(dòng)上下料工具，可以將操作人員解放出來，去做其他事情，如，為下一項(xiàng)工作做準(zhǔn)備，或者操作附近的沖床或激光設(shè)備；⑵模具刀具無需微調(diào)；⑶在折彎?rùn)C(jī)內(nèi)存有大量模具；⑷消除可能的手動(dòng)錯(cuò)誤，如模具未放置在滑塊的正確位置，或使用了錯(cuò)誤的模具。

無論是自動(dòng)化的折彎?rùn)C(jī)，還是折彎單元或自動(dòng)換模的折彎?rùn)C(jī)，都將簡(jiǎn)化流程，提高產(chǎn)量并降低成本，為制造商解決勞動(dòng)力短缺、質(zhì)量控制等問題提供途徑。