西飞钣金工李世峰用一把榔头敲出几百架战机的故事,而且,不只我们这样做,国际上也通行这种方式。在位于西雅图波音的工厂里,有20余人如李世峰一般,专门负责打磨飞机的蒙皮,波音737型、757型、767型、777型等各种大型民航机,都是在西雅图的工厂这样一榔头一榔头敲出来的。在位于图卢兹空中客车工厂、位于德比的劳斯莱斯工厂,同样有着手持榔头和凿子的工人,专门负责打磨飞机的蒙皮。那为什么当今工业技术已经高度自动化,部分零部件的打磨依然主要由人工完成?带着这样的疑问,我们今天一起来探讨一下打磨工艺的难点,打磨自动化的现状与前景,
打磨,是表面改性技术的一种,通过摩擦改变材料表面物理性能的一种加工方法,主要目的是为了获取特定表面粗糙度。在传统的制造业中,打磨应用十分广泛,如铸、锻造和焊后的零件通常需要通过打磨来提高轮廓精度和表面质量;精密的光学镜片,大型复杂构件如叶片,特殊材料的薄壁件等需要依靠打磨加工来满足特殊的表面需求。正如上述工业场景,材质复杂,加工工艺复杂多变等多种原因给打磨带来多种特定化的需求,导致需要人工凭借经验,自主判断如何更好打磨。
在社会老龄化日趋严重的发展态势下,打磨工出现了青黄不接的局面,熟练工大量缺乏,劳动力不足的问题,与此同时,随着自动化和机器人技术的大力发展,自动化打磨逐渐发展并广泛应用于汽车制造、3C行业、家电零部件行业、木材建材家居制造等行业,用于工件的表面打磨、棱角去毛刺、焊缝打磨、内腔内孔去毛刺等工作。
与人工打磨相比,机器人打磨能避免火花、粉尘及噪音对人身心健康的影响;能解决打磨不一致的问题;能降低人工成本,提高生产效率。数据显示,2022年我国抛光打磨机器人市场规模达96.1亿元,同比增长18.7%,其中汽车、3C电子行业的占比排名前二,分别占比18.9%和19.5%。未来,在制造业自动化需求持续释放的态势下,机器人打磨这一“潜力股”有望拓展更多用武之地。
毋庸置疑,机器人打磨的优势十分明显,但因打磨工艺的特殊和难点,导致经过多年发展,抛光打磨机器人应用规模仍然较小。
对于发展缓慢的原因,通过对市场的观察,大致存在以下制约因素:1.对于老磨工的打磨经验,难以完全迁移至机器人程序中;2.力控力度较难实现随机调整,以应对被加工工件表面复杂变化;3.部分场景打磨路径复杂,机器人轨迹自适应较难;4.打磨场景可大致分为软硬材料,软材料如塑料、木料等,硬材料如金属等,硬材料对机器人刚性要求高;5.场景通用性低,打磨工件产品类型、规格多样,难以规模化复制同类工艺。
道阻且长,未来可期。机器人打磨是趋势必然,但如何成为老“磨工”?这不是一蹴而就的事情。虽然自动化打磨进程并不如其他工艺速度快,但是值得庆贺的是,据小编所知,多家协作机器人企业十来年如一日的深耕在打磨市场,以期开出智能化赋能传统工艺的火花,而且在某些行业里面正由星星之火形成燎原之势。本文仅以协作机器人企业——节卡机器人为例,该公司面对打磨机器人接触力控制、轨迹规划等技术难点,经过多年的案例实践与技术积累,已形成成熟的柔性智能力控打磨方案。并已经在汽车和3C等行业取得了较好的应用。
针对曲面形状复杂多变,自动打磨轨迹规划难的问题,节卡机器人打造了多点位示教+自研力控算法。节卡机器人可携带打磨工具依据自定义的示教轨迹运作,并在力控补偿作用下,根据产品表面轮廓变化来实时调整作用力,满足平面、边缘,甚至是大曲率、复杂曲面的轨迹跟踪与自适应要求。
针对产品产品一致性问题,节卡机器人推出搭配六维力传感器+恒力柔顺功能。传感器精度可达量程千分之五,节卡机器人可实时反馈、调整并精确保证恒力打磨,使打磨工具在设定的接触力范围内紧密贴合产品表面,有效化解工件打磨不均、打磨过度问题,提升产品一致性。
针对产品种类多,多样化打磨需求,节卡机器人可赋能企业实现快速换产。JAKA协作机器人力量程可达800N,力矩量程可达40Nm,过载能力可达5500N/160Nm,小巧灵活、部署调试快。
在使用上,JAKA打磨机器人适合零基础操作工,实现快速上岗。工人经短期培训后,可快速掌握JAKA图形化编程&拖拽示教功能。JAKA Zu APP内置既有编程模块,工人通过组合指令模块可快速设定直线、弧线、多层次嵌套的打磨路径,编程像搭积木一样简单。节卡机器人力控拖拽示教十分顺滑,工人可手动拖拽机器人编辑点对点轨迹,简易直观,调试灵活。
在汽车行业,实现了后视镜外罩合模线打磨抛光,针对后视镜外罩的外形和材质特殊性,JAKA打造了汽车后视镜外罩打磨抛光柔性自适应解决方案。
在3C电子行业,实现了手机金属外壳打磨下料,节卡机器人通过集成复合夹具和浮动打磨工具,配合工装治具,可实现机器人代替人工完成打磨抛光工艺、自动下料,提高产品一致性、良品率,降低人工劳动强度,改善工作体验。
在通用工业行业,实现了家具木料曲面打磨。除此之外,节卡机器人在五金、陶瓷制品、半导体、医疗器械等领域的打磨场景也有着不俗表现。
依托轨迹规划与平滑、末端抖动抑制等方面核心技术及场景实践经验,节卡机器人不断破解千行百业的打磨自动化难题,助力制造业产线释放自动化“磨”力。
相信随着越来越多的企业不断躬身行业、钻研市场、精进技术,终将实现更多领域高质量的自动化打磨。
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,能够胜任10KG的有效负载的自动化任务,工作半径可达1333mm,适用于大范围、大负载的作业任务,可应用于工厂自动化、汽车、3C、医疗、电力、科研、教育等多个行业、多场景的自动化需求。