机器人五轴切割在滚筒端盘中的技术应用

机器人五轴切割在滚筒端盘中的技术应用

孙叶强  ,罗传孝, ,王保祥

肯纳金属（徐州）有限公司，江苏徐州 221100

摘要：我国是煤炭开采和使用大国，煤炭机械得到了广泛应用。采煤过程中阻力大、功耗高，采煤机滚筒往往磨损较大。滚筒端盘在斜切进刀、割煤中发挥重要作用。因此，滚筒生产过程中需确保端盘齿座截齿的设计要求，来提高滚筒的使用寿命。本文结合五轴机器人切割端盘制造工艺和Robotmaster离线编程技术改善了端盘加工精度，提高了产品性能，为以后机器人自动化点对、焊接齿座提供了技术储备。

关键词：采煤机滚筒；五轴机器人切割；Robotmaster离线编程

中图分类号：文献标识码：文章编号：

0 前言

采煤机滚筒是采煤机的重要工作部件，它是由端盘、叶片、连接盘、筒体、截齿等部件组成。端盘作为采煤机滚筒的主要部件，起到斜切进刀[1]、割煤、落煤的重要作用[2]。端盘上的截齿设计角度、径向回缩、截齿数量等因素对煤机的截割能耗,滚筒的使用寿命和工作效率都起着关键性作用。因此，在滚筒生产过程中，把成熟的制造工艺和先进技术设备结合起来保证端盘截齿的正确安装就显得尤为关键。

1研究现状

为了确保端盘上不同位置的齿座角度、径向回缩等关键因素达到设计要求，目前采煤机滚筒端盘与齿座的安装面大多采用手动气割、铣加工端盘、或者设计端盘齿座安装垫块。但是以上所述工艺均有不足：1.手动气割误差较大，成形粗糙；2.铣加工端盘或者垫块费用较大，加工时间过长。

2基于UG的采煤机滚筒端盘虚拟设计

2.1三维建模

首先，根据采煤机滚筒端盘的结构设计要求，对端盘、齿座和截齿等零部件进行三维实体造型[3]，如图1 a，b所示。

图1 a 端盘模型 图1 b 齿座截齿模型

作者简介: 孙叶强(1980- ), 男, 黑龙江佳木斯人, 工学硕士, （E-mail）yeqiang.sun@kennametal.com

2.2虚拟装配及后处理

所有零件的三维实体建模完成之后，根据滚筒端盘的设计情况，利用几何约束关系，完成零部件之间的一系列装配，图2所示。然后端盘模型导出stp格式，从而为机器人五轴火焰切割Robotmaster编程做准备。

图2 采煤机端盘装配模型

3 Robotmaster软件离线编程

Robotmaster软件为机器人提供全面的离线编程能力，简洁有效的机器人运动控制和快速精确的路径生成，从而最大限度的减少现场人员的干预。

3.1首先在Robotmaster软件里设计火焰切割枪的行走轨迹，规定端盘各斜面的切割角度，最后形成火焰切割枪的行走边缘路径。再设置刀具切割直径、刀具补偿量等参数，如图3a所示。

     图3 a切割枪行走轨迹编程                 图3 b机器人Robomater后处理  

3.2 完成机器人行走轨迹编程后，需进行程序计算并运行机器人工作轨迹，如图3b所示。完成运行后处理，最后生成机器人程序文件。把程序文件拷贝至五轴机器人中即可进行滚筒端盘的自动火焰切割。

4端盘现场切割

前期技术准备完成后，车间现场可领取端盘毛胚组装在切割机器人工装上，确定圆心位置。调用相应的端盘机器人离线切割程序。机器人打火预热，添加程序停顿点、预热点等。然后开始机器人空跑运行，最后进行机器人自动火焰切割端盘，如图4所示。

图4机器人现场切割端盘

5结语

根据采煤机滚筒端盘的结构设计要求，应用UG软件进行了滚筒端盘的虚拟样机设计，通过三维建模方法绘制实体模型并且根据零部件的位置关系进行了虚拟装配。

应用Robotmaster离线编程软件对滚筒端盘进行了机器人切割枪行走轨迹的编程，并生成了五轴机器人运行的程序文件。五轴机器人火焰切割的端盘齿座安装面光洁、平整，易于齿座组装。使得端盘齿座的设计要求得到了保证，进一步提高了产品的性能。

参考文献

[1] 王灿、黄秋来．采煤机斜切进刀问题的探讨[J]. 煤炭技术.2015

[2]《综采技术手册》编委会. 综采技术手册[S]. 煤炭工业出版社. 2001.1

[3] 钟日铭. UG NX 9.0入门.进阶.精通[M]. 机械工业出版社. 2014.5