好消息！好消息！新科技自動(dòng)化打磨機(jī)切割設(shè)備來(lái)了。

精密鑄造加工切割打磨的老板們有福了。

近年來(lái)，隨著中國(guó)制造業(yè)整體水平的快速提升，在鑄造行業(yè)的鑄鋼件后處理加工工序中，傳統(tǒng)鑄件澆冒口切割都是采用人工操作，而這個(gè)環(huán)節(jié)正日益成為一個(gè)行業(yè)難題，亟待通過(guò)自動(dòng)化方式來(lái)實(shí)現(xiàn)解決。

而這方面目前所面臨的問(wèn)題點(diǎn)如下：

1、 隨著制造業(yè)勞動(dòng)力老齡化的迫近，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作條件惡劣，具有安全及健康隱患的人工澆冒口清理工作崗位已經(jīng)越來(lái)越不受歡迎，60-70年代的老員工面臨退休或轉(zhuǎn)崗，而80-90后的年輕工人拒絕接受這類工作。

2、 中國(guó)環(huán)保及安全監(jiān)管力度與日劇增，手工切割、火焰氣割等傳統(tǒng)方式在環(huán)保和安全方面均不達(dá)標(biāo)，整改要求日益迫切。

3、 由于鑄造產(chǎn)業(yè)已經(jīng)大比例的從歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家遷移出來(lái)，鑄件后處理方面沒(méi)有更新的國(guó)外技術(shù)方法可供參考，自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)亟待通過(guò)自身的努力獲得突破。

隨著這一需求的日漸增強(qiáng)，目前市場(chǎng)上逐漸涌現(xiàn)出機(jī)器人切割和專機(jī)切割的解決方案。以下，筆者將結(jié)合自身的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)此分別做分析解釋，拋磚引玉，供業(yè)內(nèi)人士共同研討。

機(jī)器人切割 — 錯(cuò)誤的捷徑

毋庸置疑，機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)是在三維空間內(nèi)的輕拿輕放，多維變位，快速移動(dòng)，以及具備較高的定位精度。利用這些優(yōu)勢(shì)，機(jī)器人已經(jīng)在搬運(yùn)碼垛、上下料、焊接、拋光打磨等領(lǐng)域樹(shù)立了自己無(wú)可撼動(dòng)的統(tǒng)治地位。但是，將機(jī)器人用于澆冒口的自動(dòng)切割，卻是進(jìn)入了一個(gè)誤區(qū)。

1、 首先，從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上分析，機(jī)器人的手臂轉(zhuǎn)動(dòng)采用伺服電機(jī)及精密的RV齒輪減速器，這種結(jié)構(gòu)方式使機(jī)器人具備了較高的精度，但由于其精密度較好，顯然無(wú)法耐受長(zhǎng)期的沖擊性。

就鑄件切割的工況而言，實(shí)際上加工強(qiáng)度是非常大的，如果讓機(jī)器人來(lái)做這個(gè)活，其結(jié)果是機(jī)器人關(guān)節(jié)會(huì)不斷遭受超負(fù)載沖擊，最終會(huì)導(dǎo)致精密齒輪擠壓形變，精度受損直至徹底損壞。這種精度損傷會(huì)從鋸片的損耗上反映出來(lái)，快則幾個(gè)星期就看到效果，慢則幾個(gè)月表現(xiàn)就非常明顯了，而且會(huì)呈越來(lái)越嚴(yán)重的趨勢(shì)，這顯然會(huì)給機(jī)器人維護(hù)保養(yǎng)、以及后期使用成本帶來(lái)巨大難題。

2、 從外部結(jié)構(gòu)上來(lái)分析，機(jī)器人不論夾持工件還是夾持刀具進(jìn)行切割工作，都會(huì)遇到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的難題。

首先，這里先明確一下自動(dòng)切割用主軸電機(jī)的配置，通常來(lái)說(shuō)，如果切割鋼、不銹鋼、特種合金等黑色金屬工件，則一般要采用22KW以上的電機(jī)。

1）.如果采用機(jī)器人夾持工件方式，由于帶澆冒口的毛坯鑄件非常復(fù)雜及形狀不規(guī)則，使得夾具設(shè)計(jì)在工件基準(zhǔn)支撐位、壓緊位置、以及上料方式方面都存在較大的難題。這些難題在簡(jiǎn)單工件上可以克服，但在復(fù)雜工件上是難以克服的。

傳統(tǒng)切割工藝

2）.如果采用機(jī)器人夾持鋸片的方式，同樣也存在結(jié)構(gòu)方面的問(wèn)題難以克服。

A. 如果采用電機(jī)直連方式，則發(fā)現(xiàn)電機(jī)的功率不能過(guò)大（不超過(guò)2.2KW），否則電機(jī)的法蘭盤會(huì)與鋸盤存在較大干涉，導(dǎo)致鋸盤沒(méi)有工作空間。如果采用電主軸，仍然存在扭矩過(guò)小，不適宜于切割工況的問(wèn)題。

B. 如果采用皮帶傳動(dòng)方式，顯然，需要有電機(jī)、皮帶、皮帶輪、主軸、安裝板等較大的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)組合，而這些機(jī)構(gòu)在體積上顯然過(guò)于龐大，導(dǎo)致機(jī)器人完全無(wú)法夾持及正常工作。

3、 從刀具的損耗方面來(lái)分析，機(jī)器人切割的工作方式，會(huì)導(dǎo)致刀具的磨損快速，達(dá)不到預(yù)期壽命。根據(jù)測(cè)試過(guò)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，鋸片的壽命在機(jī)器人切割的工況下，存在巨大的隨機(jī)性和差異性，長(zhǎng)期來(lái)看，耗材損耗完全難以估量，使用戶難以接受。

分析其原因有二：

1）.機(jī)器人采用手臂懸空夾持工件去碰高速鋸片的工作方式，在切割過(guò)程中不斷受到較強(qiáng)的沖擊力，但由于沒(méi)有較好的剛性結(jié)構(gòu)保證，會(huì)持續(xù)產(chǎn)生一定程度的震顫，這種震顫會(huì)反作用于鋸片，使鋸片不斷承受除刀鋒之外的沖擊力，使之加大了擺動(dòng)及溫升，結(jié)果是出現(xiàn)跑偏等切割質(zhì)量下降的情況，同時(shí)鋸片壽命快速縮短。

2). 一般來(lái)說(shuō)，鋸片這種輕薄但高速旋轉(zhuǎn)的刀具比較適合垂直向下安裝，類似于臥車的主軸方式。但機(jī)器人切割系統(tǒng)卻常常會(huì)采用鋸片平躺安裝的結(jié)構(gòu)方式，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是鋸片與機(jī)器人的干涉較小、落料方便、節(jié)省空間等，但缺點(diǎn)是鋸片的自重會(huì)帶來(lái)旋轉(zhuǎn)中的鋸片邊緣的擺動(dòng)加大，這種看似輕微的精度漂移，實(shí)際就已經(jīng)足夠?qū)Ω咚傩D(zhuǎn)的鋸片磨損和壽命產(chǎn)生巨大的不利影響。

4、機(jī)器人切割系統(tǒng)從體積占用和成本方面來(lái)看，與切割專機(jī)對(duì)比也會(huì)存在較大的劣勢(shì)，一般來(lái)說(shuō)，機(jī)器人切割系統(tǒng)的成本造價(jià)會(huì)達(dá)到專機(jī)的2倍以上。

設(shè)計(jì)者和使用者考慮到工件、工裝、切削力、剛性等綜合因素，切割用機(jī)器人常常會(huì)選用負(fù)載能力在260-500KG這個(gè)級(jí)別，這種機(jī)器人顯然比較龐大，這樣會(huì)導(dǎo)致與之配套的基座基板、工作臺(tái)、防護(hù)箱等的體積和占地同樣都比較龐大，同時(shí)成本也相應(yīng)提升，這樣會(huì)使整個(gè)項(xiàng)目的性價(jià)比并不是很高。

鑄件自動(dòng)切割機(jī)

綜上所述，可以明確機(jī)器人并不適用于鑄鋼件的自動(dòng)化切割。但是，為什么我們看到，來(lái)自國(guó)外的技術(shù)方案卻往往采用機(jī)器人方式呢？

我的理解，黑色金屬鑄造這個(gè)行業(yè)的現(xiàn)狀是，歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家在幾十年前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)金屬鑄造這種高耗能、高污染、自動(dòng)化程度低的產(chǎn)業(yè)整體轉(zhuǎn)移，目前中國(guó)占有全球40-50%的份額，印度占有20-30%的份額，兩者合計(jì)達(dá)到70-80%的全球份額，這種現(xiàn)狀就是，中國(guó)和印度這種不發(fā)達(dá)的人口大國(guó)幾乎完全承接了這個(gè)比較麻煩的產(chǎn)業(yè)。

這種產(chǎn)業(yè)大規(guī)模轉(zhuǎn)移的結(jié)果就是，擅長(zhǎng)于做工業(yè)自動(dòng)化的這些發(fā)達(dá)國(guó)家，由于失去了本土需求的市場(chǎng)基礎(chǔ)，實(shí)際上在鑄造自動(dòng)化方面失去了技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)力與熱情，尤其是在鑄件后處理方面沒(méi)有再做任何努力，這就是為什么我們?cè)谶@方面找老外的解決方案時(shí)，結(jié)果就發(fā)現(xiàn)除了機(jī)器人集成系統(tǒng)，同樣也就是手動(dòng)、半自動(dòng)等更落后的方式。

老外為什么選擇用機(jī)器人呢，機(jī)器人系統(tǒng)簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)周期短啊！所以我們常常看到了德國(guó)意大利的老外用機(jī)器人做切割的案例，但需要指出的是，這些案例除了沒(méi)什么技術(shù)含量外，就是一個(gè)字：貴！其實(shí)，貴也沒(méi)有解決問(wèn)題，老外做的機(jī)器人切割系統(tǒng)，我以上提到的缺點(diǎn)也完全都存在。

總結(jié)一下，鑄件切割這種工作雖然屬于粗加工范疇，但它依然與車銑刨磨這些機(jī)械加工一樣，對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)和刀具方面存在較高的要求，需要專機(jī)專用。而機(jī)器人作為通用設(shè)備，其結(jié)構(gòu)和工作方式并不適合于切割工況，希望鑄造行業(yè)的用戶以及機(jī)器人系統(tǒng)集成商不要陷入此方面的誤區(qū)，不再走彎路，避免形成資源和成本上的浪費(fèi)！

鑄件自動(dòng)化切割機(jī)專為鑄件切割而生 — 設(shè)備商要明確難點(diǎn)所在。