机器人火焰切割技术在轨道车辆制造中的应用

施子婧

【摘  要】随着对轨道车辆质量要求的不断提高，机器人火焰切割技术做为一种重要的加工手段，近几年在轨道车辆制造中获得应用。机器人火焰切割技术具有精度高、柔性强、加工范围广等优势，广泛应用于各行各业，其中，机器人火焰切割技术在轨道车辆制造中榫头切割中发挥了强大的优势。

【关键词】机器人;切割; 轨道车辆

1.机器人火焰切割机器人切割技术的优点

机器人火焰切割技术作为一种金属加工技术，主要具有以下优点：①精度高。机器人火焰切割精度主要由火焰切割精度和机械手运动精度决定。一般情况下，火焰切割的火焰定位精度在±0.05mm，可保证重要尺寸精度在0.1～0.5mm，机械手的重复运动精度一般情况下为0.1～0.2mm左右，因此， 机器人火焰切割精度可达到±（0.2～0.7）mm。②柔性强。机器人火焰切割具有三维和二维切割的功能，可以進行二、三维切割。同时，可以进行板材、线材，管材以及型钢等进行切割加工，满足轨道车辆各种所需切割工件的切割工艺，切割轨迹采用机器人可编程控制来进行程序控制，因此可以进行多种产品的加工，具有较强的柔性。③加工范围广。可以完成复杂工件的加工。由机械人的允许轨迹再附加机械人轨道运动和工作台运动，从而构成复杂的空间运动，因此空间方位和可达的范围广，可以加工各种复杂的三维工件，可保证轨道车辆各型工件加工。④工作效率快。比起传统的手工切割技术，机器人工作效率明显提升。由于机器人日常维护保养得当，可连续不间断作业，从而加快生产节奏，提高工作效率。

由于上述优点，机器人火焰切割技术在轨道车辆行业中获得应用不是偶然，正是因为它有着自己独特的优势，能高效提升车辆制造质量和效率，才使得机器人火焰切割技术的使用越来越广泛。

2.机器人榫头切割机

机器人榫头切割机是轨道车辆制造中机器人火焰切割技术应用现状之一。目前在轨道车辆制造中，轨道车辆制造厂家广泛采用了火焰加工和机器人技术，其中机器人榫头切割机为机器人火焰切割技术的成功应用开启了先路。其主要用于车架边横梁、横梁的榫头切割加工。由于采用机器人火焰切割技术，代替了原来传统的手工火焰切割榫头的落后工艺，提高了工件的切割精度和一致性，保证了质量并且提高了作业效率，并在一定程度上降低了工作危险系数，改善了劳动环境，推动了切割技术的进步，具有较大的进步意义。机器人榫头切割设备加工的产品示例如图1所示。

3.机器人火焰切割技术

机器人火焰切割技术涉及机器人技术和火焰切割技术，在轨道车辆制造中应用该技术和相关设备，除考虑产品特点、产能和相关设备、机器人设备的技术要求外，主要应解决以下几方面的技术问题。

（1）选择合适的机器人和火焰切割气。一般根据产品的形状、尺寸和机器人的性能综合选择合适的机器人规格，以满足切割轨迹的需要。当机器人运动轨迹受限，无法满足切割需要时，可以增加机器人自身的轨道运动和工作台的运动来实现。火焰切割气的主要选择根据是切割的材料情况、切割速度要求、切割成本等因素综合考虑。

切割机器人与火焰切割气体分别如图2、图3所示。

（2）除尘。由于切割轨迹是空间的，切割火焰朝向是多方位的，因此切割时产生的烟尘和熔渣会沿各方位散落，在生产场地空间条件允许的情况下，为防止环境污染，切割空间最好封闭处理，同时在割头处或上部设置排烟除尘系统。

（3）延续性工作平台。为提高设备利用效率和提高生产效率，工作台应采用延续性工作平台，实现边上料边切割加工的工序延续性。延续性工作平台方式因需求而异，可根据使用现场确定，以榫头切割机为例，现场采用滚轮输送平台完成边上料边切割的延续性工序。

（4）编程系统。编程系统必须便于编程和程序处理，能够进行离线编程和示教编程。必须有轨迹碰撞模拟系统，防止机器人运动时发生碰撞。

（5）切割状态监控系统。条件允许下，安装切割状态的实时监控显示系统，可对切割的状态进行实时监控，同时防止人直接查看产生光线视觉损伤。

（6）切割废料回收装备。切割工序完成后，产生的废料可以采用人工或自动回收。如传送带回收、料箱回收等。

（7）安全光栅保护系统。在场地允许情况下。设备的工作区域内应设置光栅保护系统，防止人身伤害和碰撞。一般设置在工作台前的上、下料操作区域。

（8）切割定位工装。根据产品结构和切割部位细节设计合理的切割定位工装，保证切割质量。工装要有型面定位、快速夹紧装置等机构。

4.结语

机器人火焰切割技术是机器人和火焰切割技术的集成，随着轨道车辆制造技术的飞速发展，机器人火焰切割技术已经成为轨道车辆制造的一种重要技术，对提高车辆的制造质量水平和工作效率等起到较大促进作用，同时，机器人火焰切割技术也会在今后不断发展与延伸。

参考文献

[1]陈恳，杨向东.机器人技术与应用[M].清华大学出版社.2006