淺談軋機牌坊修復并聯銑削機器人可行性研究

肖鵬

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

關鍵詞：軋機牌坊;修復;研究

在軋制金屬中軋鋼機占據重要地位，其高效運轉直接關系到金屬軋制效果，而這必須保證軋機牌坊這一重要零部件穩定運行，能夠有效承受軸承座運行中產生的軋制力。但在多方面因素作用下，軋機牌坊修復難度系數較高。為了更好地解決軋機牌坊修復問題，在應用高速銑削技術的基礎上結合并聯結構創新，研發了并聯銑削機器人，從不同角度入手進一步探究其可行性，在優化利用中確保軋機牌坊高效運轉。

一、軋機牌坊修復并聯銑削機器人整體結構

作用于軋機牌坊修復的這類并聯銑削機器人由多種元素組成，比如，軋機牌坊、機器人本體，軋機牌坊外側壁上面固定有抱壁鎖緊裝置，機器人的五桿閉環結構是高速電主軸順利運轉的關鍵所在，完成金屬軋制中加工面各層次銑削作業。就機器人本體結構而言，伺服電機被安裝到相關平臺上，借助鉸接方式，有效連接主動臂、從動臂，在伺服電機驅動下，主動臂高效運轉的同時帶動從動臂，高速電主軸處于動臂末端，在主動臂運動下位置變化，平面銑削有序進行。在此基礎上，進刀量由進刀裝置進行合理化調控，保證加工過程中各工序的進刀深度數值在規定范圍內。伺服電機以及主動臂有機聯系，要科學把握平臺中心線，有效設置其連接關節且控制好力臂，把控好主從動臂鉸接的地方，防止高度差不符合具體規定，保證機器人投入使用之后能夠高效轉向。

二、軋機牌坊修復并聯銑削機器人可行性分析

（一）分析執行器位置空間

高速電主軸是銑削過程中不可或缺的元件，銑削具體情況和執行器的位置有機聯系。在分析過程中，科學設置執行器位置的正解模型，確定執行器坐標位置、主動臂轉角等，合理設置執行器位置的逆解模型，假設輸出件的位置、姿態已知，求解輸入件位置被稱之為并聯銑削機器人結構位置的逆解。隨后，根據逆解與正解模型，分析執行器的工作空間，即研究高速電主軸可以達到的最高位置，明確其整個運動軌跡，看其是否覆蓋整個銑削作業面，明確高速電主軸運動中的靈活性。在此基礎上，結合并聯銑削機器人結構參數，比如，軋機牌坊需加工面：1500×600mm2，主動臂長度：500mm，執行器的最大進刀深度：70mm，包括正解與逆解模型，借助數值法探索被加工平面的邊界，巧用MATLAB數學工具，深化分析執行器工作空間。相應地，圖1、圖2分別是執行器的工作空間點云圖、加工面的邊界輪廓散點圖。

（二）探究并聯銑削機器人的轉向過程

在分析執行器位置空間基礎上，要合理分析并聯銑削機器人轉向過程。如果加工區域、執行器二者處于平臺中心線對應一側，伺服系統要驅動執行器順利實現轉向動作，在高度差作用下，主從動臂不會相互干涉。與此同時，在ADAMS軟件中導入利用SolidWorks 軟件優勢作用，構建的機器人本體模型，包括與之相關的驅動參數、約束參數等，得到該類并聯銑削機器人運行過程中的ADAMS樣機模型。在此基礎上，科學設置機器人相關的仿真參數，發揮執行器功能作用，確保運動激勵順利實現，在ADAMS數據、View數據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銑削機器人完成的轉向過程，在檢查仿真過程中沒有發現主從動臂相互干涉，在時間變化下，高速電主軸的速度、加速度變化幅度不大，能夠有效滿足并聯銑削機器人轉向客觀要求，也符合對應的理論探究與設計客觀要求。

三、結語

總而言之，并聯銑削機器人是為在線修復軋機牌坊而研發的，有著多樣化優勢特點，能夠在最短的時間內響應，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的各類問題，在提高修復效率與質量的基礎上高空作業順利實現，金屬軋制經濟效益明顯提高。