全球制造業(yè)都面臨著用工荒，切割焊接產(chǎn)業(yè)情況更為嚴(yán)峻。

找切割、焊接和打磨焊接坡口的農(nóng)民工難，找操作數(shù)控切割機(jī)，焊接專機(jī)和機(jī)器人的技工更難，找能夠制定切割焊接工藝的工程師更是難上加難。解決制造業(yè)用工荒的出路在哪里？

機(jī)械換人，軟件替人

將切割焊接工藝寫入軟件，特別是把焊接機(jī)器人需要的焊接坡口工藝寫入切割編程軟件，通過(guò)切割機(jī)器人進(jìn)行切割下料，一次切割完成零件坡口，直接可以用于焊接機(jī)器人焊接，免去二次切割或打磨焊接坡口。

FastCAM切割機(jī)器人解決方案就是切割機(jī)器人下料中心，即在一臺(tái)切割機(jī)器人工作機(jī)上實(shí)現(xiàn)平板、管材和型鋼切割下料。核心技術(shù)是開發(fā)具有焊接坡口工藝的平板、管材和型鋼切割編程套料軟件，開發(fā)六軸聯(lián)動(dòng)的切割機(jī)器人控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)平板、管材和型材在一臺(tái)設(shè)備上的復(fù)合數(shù)控切割，研制高精度的切割機(jī)器人機(jī)械臂，實(shí)現(xiàn)焊接坡口的一次近凈成型，免去二次打磨二次切割，切割的坡口零件可直接用于機(jī)器人焊接，實(shí)現(xiàn)機(jī)械換人。

FastCAM切割機(jī)器人系統(tǒng)的組成

FastCAM切割機(jī)器人由三大部分組成，一是切割機(jī)器人機(jī)械臂，二是機(jī)器人控制系統(tǒng)，三是焊接坡口編程套料軟件。

機(jī)械臂部分：自主設(shè)計(jì)研發(fā)，獲得國(guó)家發(fā)明專利的切割機(jī)械臂，采用連桿結(jié)構(gòu)、同心軸和關(guān)節(jié)并聯(lián)設(shè)計(jì)，采用高精度無(wú)間隙行星機(jī)器人減速器，使用松下和安川大慣量伺服驅(qū)動(dòng)器和馬達(dá)，采用減速器和馬達(dá)直連的方式，整體運(yùn)動(dòng)精度達(dá)到±0.2mm。

控制部分：自主研發(fā)的切割機(jī)械人控制器（控制系統(tǒng)）和自主研發(fā)的內(nèi)置式等離子智能弧壓調(diào)高系統(tǒng)，包括FastFNC平板坡口切割控制系統(tǒng)、FastPBC管子相貫線坡口切割系統(tǒng)和H型鋼及球扁鋼坡口切割控制系統(tǒng)。

軟件部分：針對(duì)切割機(jī)器人切割平板、管材和型鋼需要，開發(fā)了三組離線編程軟件：

1. FastCAM 平板坡口編程套料軟件，將平板坡口焊接工藝寫入軟件，直接實(shí)現(xiàn)平板坡口的離線編程、整板套料和數(shù)控切割。

2. FastPIPE/FRAME 管子相貫線和管架鋼結(jié)構(gòu)坡口切割軟件，將中國(guó)CWS和美國(guó)AWS管子焊接工藝寫入軟件，實(shí)現(xiàn)管子焊接坡口的離線編程和一次成型切割。

3. FastBEAM 型鋼切割編程套料軟件，一次完成各種型鋼切割的離線編程和數(shù)控切割。

FastCAM平板坡口切割解決方案

切割機(jī)器人平板坡口切割系統(tǒng)解決方案

系統(tǒng)構(gòu)成：

1. 切割機(jī)器人專用機(jī)械臂

2. 高精度無(wú)間隙行星減速器

3. 坡口切割運(yùn)動(dòng)的光電限位

4. 坡口切割運(yùn)動(dòng)的機(jī)械限位

5. 機(jī)械臂專用調(diào)試工具一套

1.機(jī)械臂采用同心軸傳動(dòng)方式，不僅解決了連桿機(jī)構(gòu)二個(gè)偏擺軸不同心問(wèn)題，而且解決了無(wú)限或有限回轉(zhuǎn)坡口機(jī)構(gòu)的等離子電纜線纏繞問(wèn)題，有效提高了坡口切割質(zhì)量。

2.機(jī)械臂采用機(jī)器人高精度無(wú)間隙行星減速器，重復(fù)定位精度高，包括反向間隙在幾個(gè)弧分。此外，機(jī)械臂全部采用數(shù)控機(jī)床加工，其整體運(yùn)動(dòng)精度在±0.20mm，保證了坡口切割精度。普通坡口切割機(jī)的運(yùn)動(dòng)精度在±2.00mm。

3.機(jī)械臂左右偏擺可以到達(dá)正負(fù)60度，前后偏擺可以到達(dá)正負(fù)45度，最大限度的滿足美國(guó)AWS焊接工藝的切割標(biāo)準(zhǔn)，減少人工打磨量，提高用戶的切割焊接生產(chǎn)效率。

4.機(jī)械臂配有專用的精度檢具，便于用戶和切割機(jī)廠的工程師快速簡(jiǎn)便的使用和檢測(cè)割槍高度，確保切割質(zhì)量。

內(nèi)置式智能弧壓調(diào)高系統(tǒng)

在平板垂直切割弧壓檢測(cè)的基礎(chǔ)上，針對(duì)坡口切割，研發(fā)了智能弧壓調(diào)高系統(tǒng)，自動(dòng)采集弧壓值，自動(dòng)適應(yīng)各種坡口類型、各種弧壓要求，自動(dòng)適應(yīng)新舊噴嘴電極對(duì)弧壓的影響，有效解決平板坡口切割中的弧壓控制難題。無(wú)需人工介入干預(yù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)完成弧壓的采集和處理，自動(dòng)控制坡口切割的高度。

配合FastCAM平板坡口編程套料軟件，達(dá)到更合理的調(diào)高開關(guān)時(shí)機(jī)選擇。采用PID算法配合伺服馬達(dá)控制高度，調(diào)節(jié)速度更精細(xì)，避免斷弧可能。

內(nèi)置式智能弧壓調(diào)高系統(tǒng)能適應(yīng)市場(chǎng)上絕大多數(shù)高頻高壓或低頻高壓起弧的等離子電源，包括海寶、維克多、凱爾貝和伊薩等離子電源。

控制系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)采用雙處理器結(jié)構(gòu),前臺(tái)為工業(yè)級(jí)的PC104主板運(yùn)行微軟視窗系統(tǒng),提供功能豐富,使用便搜索的用戶界面;后臺(tái)采用專用的運(yùn)動(dòng)控制數(shù)字處理芯片(DSP),對(duì)高速精密的軸運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜的機(jī)器邏輯進(jìn)行更為強(qiáng)大和緊貼切的控制,在處理速度,抗干擾能力，系統(tǒng)性能和系統(tǒng)穩(wěn)定性上都有極大提高。

提供多達(dá)8軸的控制,可控制數(shù)字PWM,模擬伺服,步進(jìn)電機(jī)等,具有包括PID調(diào)節(jié),S曲線啟停,前饋速度控制,龍門架雙邊驅(qū)動(dòng)等高級(jí)控制功能。

平板坡口數(shù)控切割機(jī)使用FastFNC平板切割系統(tǒng)，配套FastCAM坡口版軟件，實(shí)現(xiàn)了變坡口、內(nèi)角坡口、外角坡口在拐角處無(wú)外切鼠耳等大難度的坡口切割，拐角更鋒利，內(nèi)角更平順。

管子相貫線數(shù)控切割機(jī)使用FastPBC管子相貫線切割系統(tǒng)，配合FastPIPE/FRAME管子相貫線和管架鋼結(jié)構(gòu)軟件，實(shí)現(xiàn)各種輸送管道和管架鋼結(jié)構(gòu)工程的施工建設(shè)，特別是在海洋平臺(tái)的管架鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)中，滿足美國(guó)AWS焊接工藝要求。

FastFNC平板坡口切割系統(tǒng)與FastPBC管子相貫線切割系統(tǒng)共享硬件，用戶可以方便的在管板兩種切割類型實(shí)現(xiàn)切換，根據(jù)定制機(jī)架的不同，可以用來(lái)生產(chǎn)管板兩用的數(shù)控火焰等離子切割機(jī)。

控制系統(tǒng)本著簡(jiǎn)便快捷的用戶體驗(yàn)精神，配合FastCAM坡口編程套料軟件生成的切割代碼，從代碼中分析出切割面積，切割長(zhǎng)度，坡口信息，拐角角度等，從而自動(dòng)進(jìn)行拐角加減速，圓弧減速，無(wú)鼠耳偏擺，內(nèi)角提前偏擺等一系列切割工藝操作，大幅度降低操作繁瑣度，配合智能弧壓使用，真正使坡口切割成為現(xiàn)實(shí)，免去二次手工或機(jī)械打磨，直接可以使用機(jī)器人進(jìn)行焊接。

FastCAM平板坡口編程套料軟件

主要功能：

1. 焊接坡口編輯：FastCAM軟件專門開發(fā)了焊接坡口編輯功能，把V、Y、X、K型坡口參數(shù)簡(jiǎn)單快捷地編輯在零件圖上，自動(dòng)生成帶焊接坡口的CNC切割程序，再不需要手工編程；

2. 坡口割縫和速度補(bǔ)償：FastCAM 軟件在坡口編程中，專門針對(duì)上坡口和下坡口，根據(jù)坡口角度的變化增加了坡口割縫補(bǔ)償功能；隨著坡口角度的變化，自動(dòng)調(diào)整和控制坡口切割速度；

3. 坡口拐角（LOOP）功能：FastCAM軟件根據(jù)OEM廠家坡口切割機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可自動(dòng)增加外尖角或外圓角回轉(zhuǎn)功能，解決電纜纏繞問(wèn)題。

4. 坡口拐角直切功能：添加外尖角或外圓角，勢(shì)必明顯降低鋼材利用率，F(xiàn)astCAM坡口軟件可以在拐角處直接旋轉(zhuǎn)切割，特別是在內(nèi)角坡口切割時(shí)，可以直接旋轉(zhuǎn)切割，不加Loop，有效提高切割效率和鋼材利用率；

5. AutoCAD軟件繪圖編程：直接讀入CAD軟件的DWG/DXF零件圖，然后在FastCAM軟件的焊接坡口編輯器中，添加和編輯V、Y、K、X型坡口，從零件的不同方向觀察和檢驗(yàn)焊接坡口；

6. 坡口套料功能：FastCAM坡口套料軟件可以對(duì)帶坡口的零件和不帶坡口的零件進(jìn)行混合套料，自動(dòng)計(jì)算坡口割縫補(bǔ)償，自動(dòng)生成坡口切割程序；

7. 無(wú)需額外軟件培訓(xùn)：只要會(huì)使用FastCAM套料軟件，就會(huì)使用FastCAM坡口套料軟件。

FastPBC管子相貫線切割解決方案

管子相貫線切割機(jī)主體結(jié)構(gòu)主要分為卡盤式和摩擦盤式。卡盤式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)實(shí)用；摩擦盤式結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，適于大批量切割生產(chǎn)，且管子擺動(dòng)小，切割質(zhì)量好，上下料方便。

管子相貫線切割機(jī)根據(jù)坡口切割功能分為二類，一類是不切割坡口的管子相貫線切割機(jī)，適于薄壁管切割。另一類是切割坡口的管子相貫線切割機(jī)，適于中厚壁管切割。切割管子坡口的機(jī)構(gòu)目前采用四連桿機(jī)構(gòu)，主要問(wèn)題是二個(gè)坡口偏擺軸不同心，切割管子坡口時(shí)導(dǎo)致相貫線不對(duì)稱，不能與其他管子很好地貼合，嚴(yán)重影響管子的組焊和焊接質(zhì)量。

FastPBC管子坡口切割解決方案：

FastCAM提供自主研發(fā)，享有國(guó)家發(fā)明專利的切割機(jī)器人系統(tǒng)，包括三個(gè)組成部分，一、切割專用機(jī)械臂，二、五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人數(shù)控系統(tǒng)，三、管子相貫線離線編程切割軟件。

核心技術(shù)：

1、 切割專用機(jī)器人機(jī)械臂：采用同心軸設(shè)計(jì)，解決普通四連桿機(jī)構(gòu)二個(gè)偏擺軸不同心問(wèn)題；采用機(jī)器人專用的高精度無(wú)間隙減速機(jī)和數(shù)控加工中心加工，使機(jī)械臂機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度提高到±0.2mm，確保了坡口切割的質(zhì)量和精度。

2、 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)：根據(jù)中國(guó)和美國(guó)AWS焊接工藝CJP/PJP切割要求，F(xiàn)astPBC管子相貫線控制系統(tǒng)開發(fā)引入線和拐角漸進(jìn)光滑預(yù)處理功能，確保良好的坡口和引入點(diǎn)切割質(zhì)量。具有先進(jìn)的拐角速度銜接功能，可以切割出角坡口。

3、 FastPIPE/FRAME離線編程切割軟件：核心技術(shù)是管子焊接坡口切割工藝。直接把中國(guó)和美國(guó)AWS管子焊接工藝（全熔透焊CJP/半熔透焊PJP）寫入軟件，不僅可以切割出簡(jiǎn)單的定點(diǎn)坡口和定角坡口（焊接前還需要打磨），而且可以切割出滿足AWS焊接工藝要求的CJP/PJP焊接坡口，無(wú)需打磨，直接焊接，特別是采用焊接機(jī)器人進(jìn)行焊接。

FastPBC五軸相貫線數(shù)控系統(tǒng)

1．一體化工作站，薄膜按鍵

2．17寸TFT LCD，觸摸屏

3．低功耗板載CPU，1G內(nèi)存

4．4xUSB，網(wǎng)絡(luò)接口，60G SSD硬盤

5．WINDOWS XP操作系統(tǒng)

6．三維軌跡圖形顯示、原軌跡返回、前進(jìn)

7．顯存容量：動(dòng)態(tài)共享達(dá)64M

8．軸位置控制器：采用八軸運(yùn)動(dòng)控制和標(biāo)準(zhǔn)接線端子板

9． 操作系統(tǒng)：中英文 Windows XP

FastFRAME管子相貫線坡口切割軟件介紹

管子相貫線數(shù)控切割軟件由四個(gè)部分組成。

第一部分是FastPIPE輸送管道切割軟件，專門用于各類輸送管道的計(jì)算展開和切割，由10個(gè)模塊組成；

第二部分是FastFRAME平面管架切割軟件，專門用于平面管架的計(jì)算和切割，由6個(gè)平面管架模塊組成；

第三部分是FastFRAME空間支管切割軟件，專門用于支管與主管相交相貫的計(jì)算和切割，由6個(gè)模塊組成。

第四部分是FastFRAME管架鋼結(jié)構(gòu)整體切割制造軟件，專門用于管架鋼結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算和批量切割。

以上四個(gè)組成部分涵蓋了石油化工管道、鍋爐壓力容器、管架鋼結(jié)構(gòu)和海工平臺(tái)等工程建設(shè)和產(chǎn)品制造中的管子相貫線計(jì)算展開和坡口切割，支持各種管子相貫線切割機(jī)，從簡(jiǎn)單的不切坡口的管子相貫線切割機(jī)到全坡口管子相貫線切割機(jī)，都帶有中國(guó)和美國(guó)AWS管子焊接工藝，可以切割定角、定點(diǎn)坡口和CJP/PJP焊接坡口。

第一部分：FastPIPE輸送管道切割制造模塊

輸送管道的特點(diǎn)是在管道內(nèi)部通過(guò)壓力輸送油、氣、水等物質(zhì)，因此，內(nèi)部需要承壓，主管和支管多為厚壁管，都要切割，然后再焊接起來(lái)。坡口切割與焊接工藝要求比較嚴(yán)格，一般采用騎坐式或插入式的坡口切割，要求主管與支管之間保持有40度左右的均勻連續(xù)變化的坡口形狀，以便滿足焊接工藝要求和自動(dòng)焊接生產(chǎn)方式。以騎坐式焊接為例，坡口切割主要是在支管上現(xiàn)成連續(xù)變化的坡口邊緣，主管坡口是垂直管壁切割，而插入式焊接，坡口切割主要是在主管上切割出連續(xù)變化的坡口邊緣，支管坡口是與主管內(nèi)壁平滑相交，簡(jiǎn)單采用單向坡口或定角坡口切割不能滿足焊接工藝的要求。

輸送管道的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在石油化工、天然氣、鍋爐壓力容器、水利電力、城市基礎(chǔ)建設(shè)等行業(yè)。包括長(zhǎng)輸管道，公用管道，工業(yè)管道等。

第二部分：FastFRAME平面管架切割模塊

管架鋼結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用領(lǐng)域集中在建筑鋼結(jié)構(gòu)，包括海洋平臺(tái)、體育場(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)、火車站、廠房、避雷塔等公共設(shè)施建設(shè)和工程機(jī)械等的建設(shè)和制造。而平面管架結(jié)構(gòu)又是空間三維管架鋼結(jié)構(gòu)中最為簡(jiǎn)單，容易制造，因而應(yīng)用也最為廣泛的鋼結(jié)構(gòu)形式，其中包括了國(guó)際上著名的普拉特桁架、華倫式桁架、塔型桁架、及其演變發(fā)展的其他平面桁架類型。平面管架制造模塊做到簡(jiǎn)單輸入幾何尺寸，快速生成切割程序，所有支管的坡口數(shù)據(jù)是在FastFRAME程序中，根據(jù)焊接工藝或AWS焊接標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)計(jì)算生成，支持四軸聯(lián)動(dòng)全坡口相貫線切割。

第三部分：FastFRAME支管相貫線坡口切割模塊

目前，鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)一般都在使用AutoCAD、X-Stell、Tekla 等鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，支管相貫線坡口切割軟件專門為這類用戶開發(fā)了6個(gè)切割模塊，上述軟件打印輸出的支管圖紙都可以切割，包括從一根支管與二根主管相交相貫，到一根支管與二根主管和四根支管同時(shí)相交相貫。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件打印出的支管加工圖紙，在FastFRAME軟件支管模塊中直接輸入圖紙上的數(shù)據(jù)，就可以自動(dòng)生成支管與主管的焊接結(jié)構(gòu)，然后在FastFRAME軟件中檢查校驗(yàn)支管二端與主管的焊接結(jié)構(gòu)和支管的展開圖，自動(dòng)生成支管的數(shù)控切割程序。

第四部分：FastFRAME管架鋼結(jié)構(gòu)整體切割軟件

管架鋼結(jié)構(gòu)由于建筑設(shè)計(jì)美觀、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工容易，再加上重量輕，有效節(jié)省鋼材，被得到廣泛應(yīng)用。管架鋼結(jié)構(gòu)主管不切，只切支管，然后將支管與主管焊接在一起。管架鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是多管相交，管管相貫，整個(gè)結(jié)構(gòu)是一個(gè)整體，使用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，進(jìn)行整體設(shè)計(jì)計(jì)算，提供DXF/DWG/DSTV工程圖

支管切割要根據(jù)焊接工藝和AWS焊接標(biāo)準(zhǔn)，切割出均勻連續(xù)變化的CJP/PJP焊接坡口，以保證焊接質(zhì)量。不能采用單節(jié)點(diǎn)或定角坡口切割，或是按支管節(jié)點(diǎn)逐一計(jì)算，計(jì)算和切割工作繁雜，焊接質(zhì)量難保。

FastFRAME管架鋼結(jié)構(gòu)制造軟件是直接導(dǎo)入DXF/DWG建筑設(shè)計(jì)圖，選擇焊接工藝，組裝工藝，自動(dòng)檢查節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，自動(dòng)計(jì)算和顯示整體管架各節(jié)點(diǎn)的焊接結(jié)構(gòu)，自動(dòng)批量生成支管切割程序。避免大量打印支管圖紙，避免逐個(gè)支管單獨(dú)輸入和切割，有效縮短切割工藝和圖紙準(zhǔn)備時(shí)間，有效提高切割生產(chǎn)效率。