高速铁路白车身是高速车辆中主要的大型构件，是高速动车组的骨格，其生产工艺性、结构安全性直接影响到高速动车组的安全性。高速铁路白车身大多使用焊接工序，生产过程中基本上每条焊缝均必须进行抛光处理。为此，正在开展中高铁白车身焊缝自动打磨的技术研发和应用，以实现对铝合金车身焊接的全自动、智能磨削，以自动磨削取代传统手工研磨方法，对提升焊接磨削品质与效果，减轻员工劳动强度，提升员工作业环境等意义巨大。
一、自动打磨机器人应用现状
因为具有作业强度低、作业环境好、生产打磨质量一致性好等优势，自动抛光机器人在航空航天、车辆、医药用品、家电、船舶等产业使用得更加普遍。在城市轨道交通方面，尹保明等人通过将机车车体司机座间外部焊接的自动研磨技术获得了高质量光滑表面[1]。同时，中国中车控股公司集团旗下北京主机厂也完成了铝合金材料侧壁焊接自动研磨工厂的建设，不过目前对于铝合金车体整车外部焊接的自动打磨技术研发和运用还较少。
二、高铁白车身焊缝自动打磨需求分析
(一)白车身焊缝打磨部位和种类
高铁的白车身铝合金车体都是采用大型铝合金型材焊接加工而成的，并在铝合金机身外墙.上有大量长直条和弧线连接。焊缝.的最大长度为十mm，焊缝余深一般为2-5mm，焊缝后的抛光过程一般分为焊缝前抛光、焊缝接头抛光、焊缝飞溅和焊缝缺口的消除等，抛光部分一般为高铁白车身内外侧壁自动焊焊缝、侧窗]角焊缝、立柱以及侧地下室壁板的外侧焊缝、端墙外侧焊缝等。
(二)自行磨削技术应当注意的难点
1、车辆焊接后容易变形，焊接形状、位置尺寸精确度和理论建模期间出现了偏差，机器人工作轨迹精确度降低，以及通过何种跟踪方法来对车辆焊接打磨的准确度加以控制等[2]。
2、车辆作为主要的焊接结构件，长度大、焊接长，一次性磨削工作量大，因此必须考虑磨削工具的使用寿命。
3、焊接部位形状的复杂(十字/井字/T字形)，并且必须同时考虑采用弧焊机器人工艺与传统搅拌摩擦焊接工艺制造不同。
4、自动研磨过程中，怎样避免过切、过磨损坏的焊条和母材。
5、机器人研磨过程中产生的机械振动和噪音。
三、焊缝自动打磨方式
（一）铝合金焊缝打磨方式
铝合金焊接传统的后处理方法都是以打磨为主，在焊接余高较高时，通过传统打磨方式往往无法很有效的进行打磨，所以在抛光之前，可以考虑首先采用铣削方法把部分焊缝铣削掉，然后再通过打磨.机构人员将残余的焊缝余高磨掉。为了提高打磨效果，将铣床和打磨组成一种工具，焊缝前刨后打磨同步操作。
(1)以铣床形式的手动打磨中铣削机构，有卧铣和立铣二种方法。相对卧刨，立铣有铣削设备体积小、加工时噪音小的优势[3]。
(2)研磨工具焊缝的研磨工具大致有三类:千页片研磨工具、砂轮研磨工具和带式研磨工具。千页磨片通常是用优良的长方纱切割成小片状后再经压装而成，具备产热低，研磨品质好的特性;砂轮研磨器拥有很好的强度、高效的研磨能力，可以保证连续的高速研磨，但研磨的表面质量不好;带式研磨为一次强度研磨，抛光效果和研磨准确度很好，但研磨机械体积较大。
（二）搭载机器人方式
搭载自动研磨机器人的二种方法，一是将研磨机器人放置在垂直伺服滑平台上(RGV)，进行纵向移.动，以进行车体直径方向焊缝的研磨;另-种将打磨的自动化机器人安装放置在AGV小型车上，在AGV的引导下进行纵向移动，以完成对车身表面的磨削。AGV方法操纵简单，对台位影响较小，但由于AGV小型车定位精度较低，能够保持稳定的状态，将AGV小型车自重系统设计的比较重。
（三）自动打磨关键系统
(1)焊接激光测量系统为了克服焊接形状、位置尺寸精度和理论模型间的误差现象，根据自动打磨系统的需要制备了激光位置追踪系统，用于对焊接表面提供即时的拍摄与位置。激光定位与追踪装置能对焊缝采用即时扫描或分段式的位置与追踪，迅速地确定出焊缝的位置、长度、以及相对于母材的高度等，与机器人实现即时联系并指导其改变位置。
(2)力控系统在铣削与研磨的过程中，要求用打磨刀夹紧焊缝，以产生一定的压力，并且该压力不会因过大而对产品形成破坏。气浮动恒力控制系统由PLC实现控制系统，PLC利用分析并认识气压传感器所实时反映的模拟量信息，并自主调节气电液比例控制器的进出气量大小，以保证电主轴气浮性保持在一个平衡范围。
四、焊缝自动打磨系统构成
(一)自动磨削系统工作过程设计
首先，利用激光跟踪系统数码扫描车辆焊接，用扫描的焊接位置带动机器人调节姿态。然后，利用机器人的移动磨削复合用具直接切人车辆焊接时，完成焊缝磨削，利用磨削复合用具直接切入焊接车时，在铣削电主轴的气浮动机构和自适应弹力机构帮助下，防过切滚轮直接贴合在焊接两边的车轮上。
(二)利用自动研磨组合工具设计研磨组合器具
作为人工智能研磨系统的基础组成部分，将打磨配合工具直接装配到机器人上完成研磨作业，是对人工智能使用空间的扩展。对高速铁路白车身的焊接抛光技术进行了反复研究和检验之后，建立了焊接自动研磨测试平台，开展了打磨测试，并形成了铝合金车身的自动抛光生产线。
自动研磨按照工艺技术参数制成的焊缝研磨样件，先后深入研究了手动打磨铣削和研磨的工艺参数，并通过正交实验法分析了研究速度、恒力设置和研磨速度与去除重量之间、研磨后外观质量的相关规律，并建立了正交实验表，绘制数据为三维曲面图形。根据工艺参数三维曲面图可以得到:
（1）在铣削参数中发展主轴速度对铣削除去量负面影响很大，由于速度的提高铣削除去量明显降低，参数中恒力设定对除去量的负面影响也较小，由于恒力的提高铣削除去量稳步下降。
（2）在研磨参数中，研磨质量随主轴速度和恒力的提高而上升，随研磨转速的提高而下降[4]。
结束语：
自动研磨技术在中国高铁白车身上的运用尽管刚刚开始，但由于市场前景广阔，行业内对自动研磨技术的需求量旺盛，而自动研磨技术又因其精密、快捷、环保、智能的特性，将在中国轨道交通生产领域得到更广泛的运用。本文将设计运用整车自动磨削的装置和方法，探讨和提出整车自动磨削技术的广泛应用，弥补我国轨道交通整机磨削自动化技术领域的短板，并将提高轨道交通技术装备企业的智能化生产技术水平。
参考文献：
[1] 胡伟，吴志明，彭章祝. 自动打磨技术在轨道交通车辆铝合金车体制造中的研究与应用[J]. 金属加工（热加工），2020(12):61-64.
[2] 江大发，周礼，陈晶晶，等. 7000系铝合金在轨道交通车辆车体中的应用[J]. 电力机车与城轨车辆，2019，42(1):31-35.
[3] 康兴东，龚晓波，赵建. 城市轨道交通车辆轻量化车体结构材料的研究与应用[J]. 城市轨道交通研究，2020，23(6):177-180.
[4] 周成候，李峰. 面向轨道交通车辆制造的焊接管理系统开发研究[J]. 金属加工（热加工），2021(10):39-45.