異型玻璃磨邊加工現(xiàn)狀的分析與探討

楊蘭玉 李 英

異型玻璃磨邊加工現(xiàn)狀的分析與探討

楊蘭玉 李 英

（常熟理工學(xué)院，常熟 215500）

通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外異型玻璃磨邊加工和磨邊機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出使用機(jī)器人技術(shù)來(lái)解決異型玻璃磨邊問(wèn)題，探討了異形玻璃磨邊機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)，并給出兩種解決方案，對(duì)提高我國(guó)異型玻璃加工的自動(dòng)化程度具有一定的指導(dǎo)意義。

異型玻璃 磨邊機(jī) 機(jī)器人 生產(chǎn)線

引言

異型玻璃磨邊就是根據(jù)玻璃的輪廓外形，完成直磨、斜磨，或者磨出不同的花型邊緣輪廓。傳統(tǒng)磨邊機(jī)通過(guò)靠模來(lái)控制被磨削產(chǎn)品的形狀，它利用產(chǎn)品模板定位，工件旋轉(zhuǎn)軸使用電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)夾緊在該軸上的工件旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)靠模機(jī)構(gòu)與作直線運(yùn)動(dòng)的磨頭進(jìn)給軸之間實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)磨頭對(duì)工件周邊的磨削加工，可磨削異形玻璃的直邊、圓邊、鴨嘴邊、斜邊等。玻璃磨邊機(jī)的作用是根據(jù)需要將玻璃邊部磨削成特定形狀，其是玻璃深加工設(shè)備中最重要的設(shè)備之一，主要用于玻璃周邊的精密磨削，通過(guò)周邊磨削使其外型尺寸精確，邊沿光滑，以適應(yīng)生產(chǎn)品種多、精度要求高、需要大批量生產(chǎn)的玻璃加工的需要。

1 國(guó)內(nèi)外磨邊機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

（1）國(guó)外磨邊機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀。德國(guó)的ALBAr+WIRsAM公司的是一家專(zhuān)門(mén)從事玻璃加工系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的公司，其產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)：對(duì)任意花形進(jìn)行輸入、數(shù)據(jù)處理、后置處理操作；可單獨(dú)輸入鉆孔、刻花、磨邊等加工幾何體信息：輸入相關(guān)的參數(shù)定義特定的制造工藝。

意大利樂(lè)華蒂（LOVATI）公司是目前世界上最先進(jìn)的玻璃加工設(shè)備生產(chǎn)商之一，其生產(chǎn)的ZENEDGE22型CNC數(shù)控全自動(dòng)異形磨邊、拋光、鉆孔機(jī)可用于對(duì)具有內(nèi)弧、外弧、交接角的異形玻璃進(jìn)行磨邊及拋光，適用于批量的家電、汽車(chē)、家私玻璃研磨、拋光和鉆孔。

（2）國(guó)內(nèi)磨邊機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀。國(guó)內(nèi)自動(dòng)化玻璃磨邊機(jī)起步較晚，在機(jī)器質(zhì)量、加工精度、生產(chǎn)效率、使用壽命上與國(guó)外機(jī)器還有相當(dāng)大的差距。目前國(guó)內(nèi)知名度較高的廠家有日通玻璃機(jī)械有限公司、倫教弘泰鑫玻璃機(jī)械廠、仙桃市三槐機(jī)械廠、廣東盈鋼機(jī)械有限公司、中山市富山玻璃機(jī)械有限公司、北京玻璃人玻璃產(chǎn)品有限公司、中山市迪威玻璃機(jī)械股份有限公司等。日通玻璃機(jī)械有限公司生產(chǎn)的RTYM1321型玻璃異型磨邊機(jī)適用于加工平板玻璃的異形周邊和斜邊。倫教弘泰鑫玻璃機(jī)械廠生產(chǎn)的YXM1異形磨邊機(jī)適用于圓形、橢圓形和其他不規(guī)則形狀的平板玻璃的成型周邊與斜邊的磨削拋光，可對(duì)圓形或略帶橢圓的玻璃進(jìn)行半自動(dòng)磨削。仙桃市三槐機(jī)械廠生產(chǎn)的BM-1型磨邊機(jī)產(chǎn)品是一種高效經(jīng)濟(jì)型多功能磨邊機(jī)，具有體積小、重量輕、攜帶方便、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，可磨削各種圓邊、直邊、鴨嘴邊等異型邊型，且不受玻璃外型的長(zhǎng)寬圓等尺寸大小的限制。廣東盈鋼機(jī)械有限公司生產(chǎn)的YXM1異形磨邊機(jī)適用于圓形、橢圓形和不規(guī)則形狀的平板玻璃的成型周邊與斜邊的磨削拋光，可對(duì)圓形或略帶橢圓的玻璃進(jìn)行半自動(dòng)磨削。

2 異型玻璃磨邊動(dòng)化加工的關(guān)鍵技術(shù)

在傳統(tǒng)異形玻璃磨邊加工中，為保證批量輪廓的一致性，每款玻璃都必須制作相應(yīng)的加工模版，通過(guò)靠模形成異形運(yùn)動(dòng)軌跡。這種作業(yè)方式對(duì)操作工人的技術(shù)水平依賴性較大，而且工人勞動(dòng)強(qiáng)度較高，加工效率低。異形玻璃機(jī)器人具有加工運(yùn)動(dòng)軌跡精度高、移動(dòng)速度快、加工范圍大等特點(diǎn)，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)異形玻璃的自動(dòng)磨邊，包括粗磨、精磨和拋光等工序，能極大緩解由于用工不足對(duì)企業(yè)造成的生產(chǎn)壓力。該系統(tǒng)可明顯提高磨削拋光加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)成本。

（1）異形玻璃裝夾及精確定位。異型玻璃的裝夾是指異型玻璃在加工生產(chǎn)過(guò)程中的定位與夾緊。定位的任務(wù)是使同一工序中的一批異型玻璃都能依據(jù)加工要求，在夾具中占據(jù)正確的位置。夾緊的任務(wù)是使異型玻璃在切削力、離心力、慣性力和重力的作用下不脫離預(yù)設(shè)的正確位置，以保證加工的正常進(jìn)行。

（2）異形玻璃磨邊在線檢測(cè)及路徑優(yōu)化。根據(jù)異型玻璃的外形、結(jié)構(gòu)和加工精度要求，合理設(shè)置加工工藝路線和加工走刀路徑。其中，工藝路線的擬定包括選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定工序的集中和分散程度以及選擇設(shè)備和工藝裝備等。設(shè)置合理的走刀路徑包括避免空刀和確保加工過(guò)程中不撞刀。

（3）機(jī)器人視覺(jué)測(cè)量、定位與磨輪磨損補(bǔ)償工藝。在加工過(guò)程中，砂輪作為加工刀具，會(huì)不斷磨損，最終使異型玻璃的尺寸有所誤差。為彌補(bǔ)砂輪磨損造成的加工誤差，通過(guò)機(jī)器人視覺(jué)測(cè)量與定位和砂輪磨損補(bǔ)償工藝，實(shí)現(xiàn)加工刀具的長(zhǎng)度補(bǔ)償和半徑補(bǔ)償。

3 異型玻璃磨邊解決策略分析

（1）夾持異型玻璃機(jī)器人磨邊生產(chǎn)線。夾持異型玻璃機(jī)器人磨邊生產(chǎn)線（見(jiàn)圖1）通過(guò)機(jī)械方式將被磨削的異型玻璃裝夾在磨削機(jī)器人上，分別在粗磨砂輪、精磨砂輪和拋光砂輪上進(jìn)行加工。全生產(chǎn)線采用三組機(jī)器人和磨削砂輪，一次裝夾完成粗磨、精磨、拋光三道工序，故裝夾定位精度高、定位誤差小，再加上機(jī)器人動(dòng)作靈敏、反應(yīng)迅速、動(dòng)作可靠等因素，本生產(chǎn)線生產(chǎn)效率可達(dá)原先人工磨削加工效率的三倍以上。其次，利用機(jī)器人生產(chǎn)加工，大幅降低工廠的傭工數(shù)量，減輕傭工的勞動(dòng)強(qiáng)度，最終達(dá)到降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率的目的。

圖1　夾持玻璃機(jī)器人生產(chǎn)線

圖2　夾持砂輪機(jī)器人生產(chǎn)線

（2）夾持砂輪機(jī)器人磨邊生產(chǎn)線。夾持砂輪機(jī)器人磨削生產(chǎn)線（見(jiàn)圖2）利用氣缸與真空吸盤(pán)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)異型玻璃的裝夾，磨削機(jī)器人夾持磨削砂輪，三個(gè)磨削機(jī)器人分別夾持粗磨砂輪、精磨砂輪和拋光砂輪，具有單工序生產(chǎn)周期短的特點(diǎn)。氣缸和真空吸盤(pán)可共享起源裝置，可降低生產(chǎn)設(shè)備成本，有助于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)利潤(rùn)最大化。

4 結(jié)語(yǔ)

基于機(jī)器人技術(shù)的異形玻璃全自動(dòng)磨機(jī)器人能極大地促進(jìn)磨邊機(jī)技術(shù)水平提高，改進(jìn)異型玻璃產(chǎn)品的加工工藝和質(zhì)量，大幅度提升企業(yè)的自動(dòng)化水平，提高生產(chǎn)率，降低作員勞動(dòng)強(qiáng)度，可為企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，研究基于機(jī)器人技術(shù)的異形玻璃磨邊裝備，具有十分重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

[1]趙毅忠，祝本明.新型玻璃磨邊機(jī)數(shù)控系統(tǒng)[J].兵工自動(dòng)化，2010，（8）．

[2]陳淵，田應(yīng)仲.異型玻璃外廓檢測(cè)及磨邊加工技術(shù)的研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009，（9）．

[3]李敬兆.S7-200PLC實(shí)現(xiàn)的智能玻璃磨邊機(jī)研究[J]．安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，（2）.

[4]趙逸嗚，趙毅忠，等.一種數(shù)控磨邊機(jī)及磨削方法：中國(guó)200720080149.0[P].2007-06-28.

[5]蔡小林.新型數(shù)控玻璃磨邊機(jī)的開(kāi)發(fā)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2007，（12）．

Both Analysis and Discussion of Processing Situations for Glass with the Special Shape Grinding

YANG lanyu,LI Ying
（Changshu Institute of Technology, Changshu,215500）

Development status of Grinding Edge and Grind machine for glass with the special shape at home and abroad was analyzed, Grinding edge problems for glass with the special shape were solved by using robotic technology, the key technologies of grind machine for glass with the special shape were discussed, and two solutions were given. It has a certain guiding significance to enhance the automation of glass with the special shape grinding in China.

glass with the special shape,grinding machine, robot,processing line

蘇州市應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目“異型玻璃全自動(dòng)磨邊機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究”（SGZ2012065）。