当前，机器人在更多的制造业细分领域发挥着越来越重要的作用，而打磨、抛光、去毛刺，是制造业中不可缺少的基础工序。随着人口红利的消失，以及降低成本和提高产品质量的要求等因素，市场对打磨抛光机器人的需求越发强烈，不仅在3C行业、五金家具、医疗器材、汽车零部件、小家电、重工行业、玻璃行业等诸多领域都有应用，尤其近些年来，工业机器人越来越多的用于打磨工作，用来替代人工。

   机器人打磨一般从事的是棱角去毛刺，焊缝打磨，内腔内孔去毛刺等工作。使用机器人打磨对于提高打磨质量和产品光洁度、保证其一致性、提高生产率、改善工人劳动条件等具有良好的作用。但因其具有在高危环境下取代人工、降低工人技术要求、减少工人数量、提升产品一致性、提高生产效率等一系列优势而备受关注。

压力控制对机器人打磨至关重要

   要想让机器人代替人工去做一些打磨应用，就需要在机器人和打磨工具之间，有一个恒力浮动机构。这个恒力浮动机构，可以弥补综合位置误差，保证打磨工具和被打磨工件保持接触，并保证接触力是按照打磨工艺要求的压力，从而保证打磨工艺稳定。

1. 什么是恒力？机器人打磨为什么需要恒力？

   恒力指的是恒定的打磨压力。打磨过程中，有几个重要的参数，分别是磨具的形状、硬度，旋转的速度，磨具压在工件上的压力，磨具相对工件移动的速度等。当打磨工作，由机器人（机械臂）代替人工时，首先要考虑的是机械臂怎么来控制打磨工具和工件之间的打磨压力。只有控制好打磨压力，才能保证工艺稳定，保证切削量、粗糙度等质量参数在控制范围之内。机器人是六轴联动位置执行机构，无法精确控制打磨时候的压力，因此需要辅助机构，来提供恒压力。

图1 磨具受力分析图

   打磨力一般都是法向力，不管机器人空间位置怎么移动，磨具和工件的接触都是垂直接触的。打磨用磨具一般都是圆形的，装在一个电动或气动的旋转轴上。如果是利用圆形磨具的端面打磨，那旋转轴是轴向受力；如果利用圆形磨具的圆周面打磨，那旋转轴是径向受力。

2. 什么是浮动？机器人打磨为什么需要浮动？

   上文提到机器人是六轴联动位置执行机构，六个轴是串联的。这样的串联机构的位置精度，比常见的CNC机床机构要低一些。一般用重复定位精度和绝对位置精度来衡量，机器人的一般的重复定位精度为0.02mm, 绝对定位精度为0.5mm。机器人的打磨特点请参考下图。

图2 机器人的精度及其打磨特点对比

   除此之外工件整体尺寸误差，铸造件的尺寸误差比机加工后的零件要大。被去除的材料，比如机加工后的毛刺，毛边，铸造后的合模线、飞边，都大小不一致。机器人工作站的工件装夹工具也会有尺寸误差。这些误差累加起来，都会影响磨具和被打磨工件的接触。要么过切，要么接触不上。浮动就是解决这个问题，让磨具始终和被打磨工件保持接触。

图3 浮动的作用

ATI机器人浮动毛刺清理工具

   成立于1989的美国ATI工业自动化公司，是世界领先的机器人末端执行工具研发制造商。ATI根据机器人的打磨特点，开发了恒力浮动机构和打磨主轴一体的机器人专用打磨工具。所提供的恒力浮动工具有两大类：径向浮动打磨工具和轴向浮动打磨工具。动力主轴是采用气动马达。

1. 径向浮动打磨工具

   径向浮动工具上配合的磨具或刀头，主要是径向受力，利用圆周面打磨或切削。根据功率和转速的不同，下图所示系列。

图4 径向浮动工具系列

2.轴向浮动打磨工具

   轴向浮动工具上配合的磨具或刀头，主要是轴向受力，利用圆端面打磨或切削。根据功率和转速的不同，有以下系列产品。

图5 轴向浮动打磨工具系列

图6 ACT系列工具去毛刺和打磨案例

   另外轴向浮动机构，还有闭环的伺服控制。可以实时传出数据，更精确，但成本要高一些。大部分的去毛刺应用，开环的浮动机构就够用了。

机器人打磨恒力浮动工具及案例分享

   目前，企业对于机器人打磨一直有所需求，但是机器人打磨却没有全面推行，其中存在的问题，有打磨机器人产品的问题，也有应用的问题，归根结底，仍旧是技术问题。