全球制造業都面臨著用工荒，切割焊接產業情況更為嚴峻。

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

機械換人，軟件替人

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

FastCAM切割機器人解決方案就是切割機器人下料中心，即在一臺切割機器人工作機上實現平板、管材和型鋼切割下料。核心技術是開發具有焊接坡口工藝的平板、管材和型鋼切割編程套料軟件，開發六軸聯動的切割機器人控制系統，實現平板、管材和型材在一臺設備上的復合數控切割，研制高精度的切割機器人機械臂，實現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器人焊接，實現機械換人。

FastCAM切割機器人系統的組成

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

機械臂部分：自主設計研發，獲得國家發明專利的切割機械臂，采用連桿結構、同心軸和關節并聯設計，采用高精度無間隙行星機器人減速器，使用松下和安川大慣量伺服驅動器和馬達，采用減速器和馬達直連的方式，整體運動精度達到±0.2mm。

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

軟件部分：針對切割機器人切割平板、管材和型鋼需要，開發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，直接實現平板坡口的離線編程、整板套料和數控切割。

2. FastPIPE/FRAME 管子相貫線和管架鋼結構坡口切割軟件，將中國CWS和美國AWS管子焊接工藝寫入軟件，實現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控切割。

FastCAM平板坡口切割解決方案

切割機器人平板坡口切割系統解決方案

系統構成：

1. 切割機器人專用機械臂

2. 高精度無間隙行星減速器

3. 坡口切割運動的光電限位

4. 坡口切割運動的機械限位

5. 機械臂專用調試工具一套

1.機械臂采用同心軸傳動方式，不僅解決了連桿機構二個偏擺軸不同心問題，而且解決了無限或有限回轉坡口機構的等離子電纜線纏繞問題，有效提高了坡口切割質量。

2.機械臂采用機器人高精度無間隙行星減速器，重復定位精度高，包括反向間隙在幾個弧分。此外，機械臂全部采用數控機床加工，其整體運動精度在±0.20mm，保證了坡口切割精度。普通坡口切割機的運動精度在±2.00mm。

3.機械臂左右偏擺可以到達正負60度，前后偏擺可以到達正負45度，最大限度的滿足美國AWS焊接工藝的切割標準，減少人工打磨量，提高用戶的切割焊接生產效率。

4.機械臂配有專用的精度檢具，便于用戶和切割機廠的工程師快速簡便的使用和檢測割槍高度，確保切割質量。

內置式智能弧壓調高系統

在平板垂直切割弧壓檢測的基礎上，針對坡口切割，研發了智能弧壓調高系統，自動采集弧壓值，自動適應各種坡口類型、各種弧壓要求，自動適應新舊噴嘴電極對弧壓的影響，有效解決平板坡口切割中的弧壓控制難題。無需人工介入干預，系統會自動完成弧壓的采集和處理，自動控制坡口切割的高度。

配合FastCAM平板坡口編程套料軟件，達到更合理的調高開關時機選擇。采用PID算法配合伺服馬達控制高度，調節速度更精細，避免斷弧可能。

內置式智能弧壓調高系統能適應市場上絕大多數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

數控系統采用雙處理器結構,前臺為工業級的PC104主板運行微軟視窗系統,提供功能豐富,使用便搜索的用戶界面;后臺采用專用的運動控制數字處理芯片(DSP),對高速精密的軸運動和復雜的機器邏輯進行更為強大和緊貼切的控制,在處理速度,抗干擾能力，系統性能和系統穩定性上都有極大提高。

提供多達8軸的控制,可控制數字PWM,模擬伺服,步進電機等,具有包括PID調節,S曲線啟停,前饋速度控制,龍門架雙邊驅動等高級控制功能。

平板坡口數控切割機使用FastFNC平板切割系統，配套FastCAM坡口版軟件，實現了變坡口、內角坡口、外角坡口在拐角處無外切鼠耳等大難度的坡口切割，拐角更鋒利，內角更平順。

管子相貫線數控切割機使用FastPBC管子相貫線切割系統，配合FastPIPE/FRAME管子相貫線和管架鋼結構軟件，實現各種輸送管道和管架鋼結構工程的施工建設，特別是在海洋平臺的管架鋼結構建設中，滿足美國AWS焊接工藝要求。

FastFNC平板坡口切割系統與FastPBC管子相貫線切割系統共享硬件，用戶可以方便的在管板兩種切割類型實現切換，根據定制機架的不同，可以用來生產管板兩用的數控火焰等離子切割機。

控制系統本著簡便快捷的用戶體驗精神，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，切割長度，坡口信息，拐角角度等，從而自動進行拐角加減速，圓弧減速，無鼠耳偏擺，內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實，免去二次手工或機械打磨，直接可以使用機器人進行焊接。

FastCAM平板坡口編程套料軟件

主要功能：

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

2. 坡口割縫和速度補償：FastCAM 軟件在坡口編程中，專門針對上坡口和下坡口，根據坡口角度的變化增加了坡口割縫補償功能；隨著坡口角度的變化，自動調整和控制坡口切割速度；

3. 坡口拐角（LOOP）功能：FastCAM軟件根據OEM廠家坡口切割機的結構特點，可自動增加外尖角或外圓角回轉功能，解決電纜纏繞問題。

4. 坡口拐角直切功能：添加外尖角或外圓角，勢必明顯降低鋼材利用率，FastCAM坡口軟件可以在拐角處直接旋轉切割，特別是在內角坡口切割時，可以直接旋轉切割，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焊接坡口；

6. 坡口套料功能：FastCAM坡口套料軟件可以對帶坡口的零件和不帶坡口的零件進行混合套料，自動計算坡口割縫補償，自動生成坡口切割程序；

7. 無需額外軟件培訓：只要會使用FastCAM套料軟件，就會使用FastCAM坡口套料軟件。

FastPBC管子相貫線切割解決方案

管子相貫線切割機主體結構主要分為卡盤式和摩擦盤式。卡盤式結構簡單經濟實用；摩擦盤式結構穩固，適于大批量切割生產，且管子擺動小，切割質量好，上下料方便。

管子相貫線切割機根據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，適于薄壁管切割。另一類是切割坡口的管子相貫線切割機，適于中厚壁管切割。切割管子坡口的機構目前采用四連桿機構，主要問題是二個坡口偏擺軸不同心，切割管子坡口時導致相貫線不對稱，不能與其他管子很好地貼合，嚴重影響管子的組焊和焊接質量。

FastPBC管子坡口切割解決方案：

FastCAM提供自主研發，享有國家發明專利的切割機器人系統，包括三個組成部分，一、切割專用機械臂，二、五軸聯動機器人數控系統，三、管子相貫線離線編程切割軟件。

核心技術：

1、 切割專用機器人機械臂：采用同心軸設計，解決普通四連桿機構二個偏擺軸不同心問題；采用機器人專用的高精度無間隙減速機和數控加工中心加工，使機械臂機構的運動精度提高到±0.2mm，確保了坡口切割的質量和精度。

2、 五軸聯動數控系統：根據中國和美國AWS焊接工藝CJP/PJP切割要求，FastPBC管子相貫線控制系統開發引入線和拐角漸進光滑預處理功能，確保良好的坡口和引入點切割質量。具有先進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：核心技術是管子焊接坡口切割工藝。直接把中國和美國AWS管子焊接工藝（全熔透焊CJP/半熔透焊PJP）寫入軟件，不僅可以切割出簡單的定點坡口和定角坡口（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，無需打磨，直接焊接，特別是采用焊接機器人進行焊接。

FastPBC五軸相貫線數控系統

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內存

4．4xUSB，網絡接口，60G SSD硬盤

5．WINDOWS XP操作系統

6．三維軌跡圖形顯示、原軌跡返回、前進

7．顯存容量：動態共享達64M

8．軸位置控制器：采用八軸運動控制和標準接線端子板

9． 操作系統：中英文 Windows XP

FastFRAME管子相貫線坡口切割軟件介紹

管子相貫線數控切割軟件由四個部分組成。

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算展開和切割，由10個模塊組成；

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

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算和切割，由6個模塊組成。

第四部分是FastFRAME管架鋼結構整體切割制造軟件，專門用于管架鋼結構的整體計算和批量切割。

以上四個組成部分涵蓋了石油化工管道、鍋爐壓力容器、管架鋼結構和海工平臺等工程建設和產品制造中的管子相貫線計算展開和坡口切割，支持各種管子相貫線切割機，從簡單的不切坡口的管子相貫線切割機到全坡口管子相貫線切割機，都帶有中國和美國AWS管子焊接工藝，可以切割定角、定點坡口和CJP/PJP焊接坡口。

第一部分：FastPIPE輸送管道切割制造模塊

輸送管道的特點是在管道內部通過壓力輸送油、氣、水等物質，因此，內部需要承壓，主管和支管多為厚壁管，都要切割，然后再焊接起來。坡口切割與焊接工藝要求比較嚴格，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度左右的均勻連續變化的坡口形狀，以便滿足焊接工藝要求和自動焊接生產方式。以騎坐式焊接為例，坡口切割主要是在支管上現成連續變化的坡口邊緣，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變化的坡口邊緣，支管坡口是與主管內壁平滑相交，簡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。

輸送管道的應用領域主要集中在石油化工、天然氣、鍋爐壓力容器、水利電力、城市基礎建設等行業。包括長輸管道，公用管道，工業管道等。

第二部分：FastFRAME平面管架切割模塊

管架鋼結構主要應用領域集中在建筑鋼結構，包括海洋平臺、體育場館、機場、火車站、廠房、避雷塔等公共設施建設和工程機械等的建設和制造。而平面管架結構又是空間三維管架鋼結構中最為簡單，容易制造，因而應用也最為廣泛的鋼結構形式，其中包括了國際上著名的普拉特桁架、華倫式桁架、塔型桁架、及其演變發展的其他平面桁架類型。平面管架制造模塊做到簡單輸入幾何尺寸，快速生成切割程序，所有支管的坡口數據是在FastFRAME程序中，根據焊接工藝或AWS焊接標準自動計算生成，支持四軸聯動全坡口相貫線切割。

第三部分：FastFRAME支管相貫線坡口切割模塊

目前，鋼結構企業一般都在使用AutoCAD、X-Stell、Tekla 等鋼結構設計軟件，支管相貫線坡口切割軟件專門為這類用戶開發了6個切割模塊，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相交相貫。根據鋼結構設計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據，就可以自動生成支管與主管的焊接結構，然后在FastFRAME軟件中檢查校驗支管二端與主管的焊接結構和支管的展開圖，自動生成支管的數控切割程序。

第四部分：FastFRAME管架鋼結構整體切割軟件

管架鋼結構由于建筑設計美觀、結構簡單、施工容易，再加上重量輕，有效節省鋼材，被得到廣泛應用。管架鋼結構主管不切，只切支管，然后將支管與主管焊接在一起。管架鋼結構的特點是多管相交，管管相貫，整個結構是一個整體，使用鋼結構設計軟件，進行整體設計計算，提供DXF/DWG/DSTV工程圖

支管切割要根據焊接工藝和AWS焊接標準，切割出均勻連續變化的CJP/PJP焊接坡口，以保證焊接質量。不能采用單節點或定角坡口切割，或是按支管節點逐一計算，計算和切割工作繁雜，焊接質量難保。

FastFRAME管架鋼結構制造軟件是直接導入DXF/DWG建筑設計圖，選擇焊接工藝，組裝工藝，自動檢查節點坐標，自動計算和顯示整體管架各節點的焊接結構，自動批量生成支管切割程序。避免大量打印支管圖紙，避免逐個支管單獨輸入和切割，有效縮短切割工藝和圖紙準備時間，有效提高切割生產效率。