淺談軋機(jī)牌坊修復(fù)并聯(lián)銑削機(jī)器人可行性研究

肖鵬

摘 要：軋機(jī)牌坊運行中軋制時間相當(dāng)長，不可避免會出現(xiàn)變形、磨損等情況，會對軋制效果造成不同程度影響，要做好軋機(jī)牌坊修復(fù)工作。因此，本文從不同角度入手客觀闡述了軋機(jī)牌坊修復(fù)并聯(lián)銑削機(jī)器人的可行性，在優(yōu)化利用中高效修復(fù)軋機(jī)牌坊，在發(fā)揮功能作用中最大化提升金屬軋制質(zhì)量與效益。

關(guān)鍵詞：軋機(jī)牌坊;修復(fù);研究

在軋制金屬中軋鋼機(jī)占據(jù)重要地位，其高效運轉(zhuǎn)直接關(guān)系到金屬軋制效果，而這必須保證軋機(jī)牌坊這一重要零部件穩(wěn)定運行，能夠有效承受軸承座運行中產(chǎn)生的軋制力。但在多方面因素作用下，軋機(jī)牌坊修復(fù)難度系數(shù)較高。為了更好地解決軋機(jī)牌坊修復(fù)問題，在應(yīng)用高速銑削技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合并聯(lián)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，研發(fā)了并聯(lián)銑削機(jī)器人，從不同角度入手進(jìn)一步探究其可行性，在優(yōu)化利用中確保軋機(jī)牌坊高效運轉(zhuǎn)。

一、軋機(jī)牌坊修復(fù)并聯(lián)銑削機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)

作用于軋機(jī)牌坊修復(fù)的這類并聯(lián)銑削機(jī)器人由多種元素組成，比如，軋機(jī)牌坊、機(jī)器人本體，軋機(jī)牌坊外側(cè)壁上面固定有抱壁鎖緊裝置，機(jī)器人的五桿閉環(huán)結(jié)構(gòu)是高速電主軸順利運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵所在，完成金屬軋制中加工面各層次銑削作業(yè)。就機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)而言，伺服電機(jī)被安裝到相關(guān)平臺上，借助鉸接方式，有效連接主動臂、從動臂，在伺服電機(jī)驅(qū)動下，主動臂高效運轉(zhuǎn)的同時帶動從動臂，高速電主軸處于動臂末端，在主動臂運動下位置變化，平面銑削有序進(jìn)行。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)刀量由進(jìn)刀裝置進(jìn)行合理化調(diào)控，保證加工過程中各工序的進(jìn)刀深度數(shù)值在規(guī)定范圍內(nèi)。伺服電機(jī)以及主動臂有機(jī)聯(lián)系，要科學(xué)把握平臺中心線，有效設(shè)置其連接關(guān)節(jié)且控制好力臂，把控好主從動臂鉸接的地方，防止高度差不符合具體規(guī)定，保證機(jī)器人投入使用之后能夠高效轉(zhuǎn)向。

二、軋機(jī)牌坊修復(fù)并聯(lián)銑削機(jī)器人可行性分析

（一）分析執(zhí)行器位置空間

高速電主軸是銑削過程中不可或缺的元件，銑削具體情況和執(zhí)行器的位置有機(jī)聯(lián)系。在分析過程中，科學(xué)設(shè)置執(zhí)行器位置的正解模型，確定執(zhí)行器坐標(biāo)位置、主動臂轉(zhuǎn)角等，合理設(shè)置執(zhí)行器位置的逆解模型，假設(shè)輸出件的位置、姿態(tài)已知，求解輸入件位置被稱之為并聯(lián)銑削機(jī)器人結(jié)構(gòu)位置的逆解。隨后，根據(jù)逆解與正解模型，分析執(zhí)行器的工作空間，即研究高速電主軸可以達(dá)到的最高位置，明確其整個運動軌跡，看其是否覆蓋整個銑削作業(yè)面，明確高速電主軸運動中的靈活性。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合并聯(lián)銑削機(jī)器人結(jié)構(gòu)參數(shù)，比如，軋機(jī)牌坊需加工面：1500×600mm2，主動臂長度：500mm，執(zhí)行器的最大進(jìn)刀深度：70mm，包括正解與逆解模型，借助數(shù)值法探索被加工平面的邊界，巧用MATLAB數(shù)學(xué)工具，深化分析執(zhí)行器工作空間。相應(yīng)地，圖1、圖2分別是執(zhí)行器的工作空間點云圖、加工面的邊界輪廓散點圖。

（二）探究并聯(lián)銑削機(jī)器人的轉(zhuǎn)向過程

在分析執(zhí)行器位置空間基礎(chǔ)上，要合理分析并聯(lián)銑削機(jī)器人轉(zhuǎn)向過程。如果加工區(qū)域、執(zhí)行器二者處于平臺中心線對應(yīng)一側(cè)，伺服系統(tǒng)要驅(qū)動執(zhí)行器順利實現(xiàn)轉(zhuǎn)向動作，在高度差作用下，主從動臂不會相互干涉。與此同時，在ADAMS軟件中導(dǎo)入利用SolidWorks 軟件優(yōu)勢作用，構(gòu)建的機(jī)器人本體模型，包括與之相關(guān)的驅(qū)動參數(shù)、約束參數(shù)等，得到該類并聯(lián)銑削機(jī)器人運行過程中的ADAMS樣機(jī)模型。在此基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)置機(jī)器人相關(guān)的仿真參數(shù)，發(fā)揮執(zhí)行器功能作用，確保運動激勵順利實現(xiàn)，在ADAMS數(shù)據(jù)、View數(shù)據(jù)合理化輸出過程中實時把握高速電主軸運行過程中位移、速度以及加速度三者變化的曲線，分別為下圖3、4、5。

通過圖3、4、5可以知道，z軸方向位移變化便是并聯(lián)銑削機(jī)器人完成的轉(zhuǎn)向過程，在檢查仿真過程中沒有發(fā)現(xiàn)主從動臂相互干涉，在時間變化下，高速電主軸的速度、加速度變化幅度不大，能夠有效滿足并聯(lián)銑削機(jī)器人轉(zhuǎn)向客觀要求，也符合對應(yīng)的理論探究與設(shè)計客觀要求。

三、結(jié)語

總而言之，并聯(lián)銑削機(jī)器人是為在線修復(fù)軋機(jī)牌坊而研發(fā)的，有著多樣化優(yōu)勢特點，能夠在最短的時間內(nèi)響應(yīng)，操作簡單且方便等，具有一定的實踐意義，可以有效解決金屬軋制中出現(xiàn)的各類問題，在提高修復(fù)效率與質(zhì)量的基礎(chǔ)上高空作業(yè)順利實現(xiàn)，金屬軋制經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。