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1 板材切割现状
目前，不同形状和厚度的下料件直线型和弧线形坡口 加工，主要采用半自动火焰切割机和人工火焰切割相结合 的方式（如图 1 所示），对于直线型的坡口，半自动切割机 加工的坡口质量能够满足拼点、焊接的要求，而对于一些 异形零件，如拉板连接板、小耳板、驱动架安装腹板等，由 于是弧线形坡口，只能采用手工气割的方式加工，表面质 量和钝边尺寸难以保证，拼点时需要再次切割。如驱动架 安装腹板厚度 80mm，开双侧 C30 坡口。采 用手工切割时分两次，**次粗切去余量，第二次细切至 要求尺寸，*后还需要大量时间打磨精修。以一名切割工 和一名打磨工为例，加工一件大概需要 2 小时，效率低下， 且每件的钝边尺寸也不相同。由于驱动架是关键结构件， 为提高钝边加工精度，后期改用龙门铣床铣削加工 C30 坡口，但效率更低，且加工费用高。
2 坡口机器人系统 根据产品的特点， 需要切割的板材厚度大 部分在 10 -100mm 之 间，从经济及效率上考 虑，采用火焰切割的方 式，能够解决大厚板、异 形件的直线、弧形坡口 加工问题，提高切割质 量及切割效率。为满足大尺寸零件（如：3000mm× 10000mm）的坡口切割要求，坡口切割机器人在结构形式 上增加外部轴（X 轴），机器人在导向支架上能够沿着工件 方向（X 方向）来回移动，而且具有起始点寻位功能，总体 如图 3 所示。
系统主要由一套ABB工业机器人系统，一套电机驱动的机 器人行走机构，一套智能寻位系统，一套火焰检测装置，一 套火焰切割配件总成，一套自动点火机构，一套切割固定 工作台，一套安全围栏及一套电气控制系统构成，具体配 置规格如表 1 所示。
3 系统特点
机器人本体采用 6 关节型，臂展半径 1900mm，重复 定位精度±0.05mm，末端负载 15kg。控制硬件全部优化集 成在控制柜内，采用模块封装，通过对机器人编程来完成 功能，具备完善的网络监控功能。使用 6.7 英寸全彩色触 摸屏式示教器，每个伺服驱动模块可驱动两个伺服电机。 火焰割炬总成采用等压式机用割炬，整体采用优质锻
3 系统特点
机器人本体采用 6 关节型，臂展半径 1900mm，重复 定位精度±0.05mm，末端负载 15kg。控制硬件全部优化集 成在控制柜内，采用模块封装，通过对机器人编程来完成 功能，具备完善的网络监控功能。使用 6.7 英寸全彩色触 摸屏式示教器，每个伺服驱动模块可驱动两个伺服电机。 火焰割炬总成采用等压式机用割炬，整体采用优质锻
造铜制造，切割能力 300mm。带有等压式快速割嘴、 手控节流阀、回火防止器等标准配件，切割效率高，使用寿 命长，安全性能好。系统配置有气路控制箱，含气压表、手 动调压阀、管路卸压阀等，确保气路控制安全可靠、操作方 便快捷。
系统使用机器人与智能寻位系统配合，设定程序后能 自行确定真实割缝位置，确保*佳切割效果。智能寻位系 统寻位形成的轨迹可以进行三维的移动、旋转及倾斜，以 适应另一个工位的相同工件而不需要重新寻位。
系统配置 PLC 功能对切割系统和自动点火系统进行 自动控制。系统操作台具备手动、自动、急停控制功能，同 时设置点火开始和停止、系统启动和复位、就绪、伺服上 电、加热开始、切割开始、加热切割停止及状态显示等按钮 开关和电源指示灯。
系统具有防撞保护装置，避免误动作造成不必要的损 失，对故障进行急停报警显示，便于及时进行故障的查找 和排除；同时系统也可设定不同级别的调用、修改权限，以 便于设备管理。
4 使用效果
该切割机器人的引进，可以实现“人休，机不休”的 24 小时生产，取得了良好的使用效果：
①加工效率得到提高，相比较手工切割加工，机器人 切割坡口都能节省工时 70%以上。如驱动架腹板的加工， 除首件需要 10 分钟机器调整定位时间，其余件的加工时 间由原来的 120 分钟一件缩短为 40 分钟一件，C30 坡口 一次切割到位，不需要二次切割及打磨。
②坡口的表面质量改善，之前加工圆弧型坡口，即使 打磨后，表面质量也很差，无法使用自动焊接，而且还经常 受到焊接工段的反馈影响焊接。对于图纸上要求的 3mm 钝边尺寸基本满足不了，受操作工切割水平不同，钝边尺 寸基本在 4-6mm 之间，甚至有的没有钝边。采用切割机器 人切割后基本能保证 3mm 的钝边，且一致性好，腹板加工表面如图 4 所示。
系统使用机器人与智能寻位系统配合，设定程序后能 自行确定真实割缝位置，确保*佳切割效果。智能寻位系 统寻位形成的轨迹可以进行三维的移动、旋转及倾斜，以 适应另一个工位的相同工件而不需要重新寻位。
系统配置 PLC 功能对切割系统和自动点火系统进行 自动控制。系统操作台具备手动、自动、急停控制功能，同 时设置点火开始和停止、系统启动和复位、就绪、伺服上 电、加热开始、切割开始、加热切割停止及状态显示等按钮 开关和电源指示灯。
系统具有防撞保护装置，避免误动作造成不必要的损 失，对故障进行急停报警显示，便于及时进行故障的查找 和排除；同时系统也可设定不同级别的调用、修改权限，以 便于设备管理。
4 使用效果
该切割机器人的引进，可以实现“人休，机不休”的 24 小时生产，取得了良好的使用效果：
①加工效率得到提高，相比较手工切割加工，机器人 切割坡口都能节省工时 70%以上。如驱动架腹板的加工， 除首件需要 10 分钟机器调整定位时间，其余件的加工时 间由原来的 120 分钟一件缩短为 40 分钟一件，C30 坡口 一次切割到位，不需要二次切割及打磨。
②坡口的表面质量改善，之前加工圆弧型坡口，即使 打磨后，表面质量也很差，无法使用自动焊接，而且还经常 受到焊接工段的反馈影响焊接。对于图纸上要求的 3mm 钝边尺寸基本满足不了，受操作工切割水平不同，钝边尺 寸基本在 4-6mm 之间，甚至有的没有钝边。采用切割机器 人切割后基本能保证 3mm 的钝边，且一致性好，腹板加工表面如图 4 所示。
③批量加工质量稳定。受操作员切割疲劳的影响，手 工切割坡口质量不稳定，效率低。利用切割机器人的,智能 寻位系统，操作员在完成首件定位操作后，利用简单的定 位工装，既可实现腹板坡口的批量加工，即使有些许摆放 误差，不需要重复定位，能够保证同样工件的坡口切割尺 寸和精度，连续切割如图 5 所示。
④减少坡口加工人员数量，降低生产成本。以 10mm 厚度钢板坡口加工为例，同时采用手工切割和 2 台自动式 铣边机加工坡口，两者搭配使用。以设备引进月均生产量 纲的坡口加工量（总长度约 10 千米）分析： 原方案：半自动和手工切割，一共需要操作人员 15 人，机器 2 台，含员工工资及社保、材料消耗、设备折旧在 内，月均使用约 110000 元； 新方案：切割机器人编程操作员 2 人，切割机器人工 作台辅助人员（下料件的放置、翻转、运输） 3 人，含员工工 资及社保、材料消耗、设备折旧在内，月均使用约 35000 元。可见采用新设备后，人数减少了 10 人，费用降低了近 75000 元。
随着切割机器人的投入使用，各个吨位产品的大量异 形件、厚板件的坡口加工效率和表面质量得到提高，工人 的劳动强度得到降低，作业环境也大幅度改善。由于切割 表面的质量较好，已经逐渐取代一些外观件的铣削加工， 降低了生产成本。
随着切割机器人的投入使用，各个吨位产品的大量异 形件、厚板件的坡口加工效率和表面质量得到提高，工人 的劳动强度得到降低，作业环境也大幅度改善。由于切割 表面的质量较好，已经逐渐取代一些外观件的铣削加工， 降低了生产成本。
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