工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控加工中的應(yīng)用研究

寇 舒

（嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江·嘉興 314101）

工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，促進(jìn)著工業(yè)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)型升級(jí)，這也深刻體現(xiàn)著科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值。數(shù)控加工作為典型的工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)，工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控加工中的應(yīng)用具有較高的研究?jī)r(jià)值。

1 工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控加工行業(yè)中的應(yīng)用價(jià)值

自動(dòng)化水平較高。與傳統(tǒng)數(shù)控加工生產(chǎn)模式相比，工業(yè)機(jī)器人能夠利用自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)展數(shù)控加工工作，在工作過(guò)程中有效的減少了人力資源的應(yīng)用，對(duì)提升工作效率與減少人力資源成本具有重要價(jià)值。工業(yè)機(jī)器人能夠長(zhǎng)時(shí)間在生產(chǎn)線進(jìn)行操作，對(duì)提升工業(yè)產(chǎn)值意義明顯。

生產(chǎn)精密性強(qiáng)。數(shù)控加工行業(yè)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的要求較高，工業(yè)機(jī)器人能夠在電腦編程下實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控加工數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)控制。受工業(yè)機(jī)器人工作模式的影響，在對(duì)機(jī)器人核心控制器進(jìn)行操作數(shù)據(jù)設(shè)定的背景下，工業(yè)機(jī)器人能夠嚴(yán)格對(duì)生產(chǎn)精密性進(jìn)行控制，對(duì)提升生產(chǎn)效率，減少成本浪費(fèi)具有明顯的促進(jìn)作用。

適用性強(qiáng)。工業(yè)機(jī)器人對(duì)工作環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，其能夠在不同的工作環(huán)境中開(kāi)展工作。同時(shí)工業(yè)機(jī)器人能夠進(jìn)一步開(kāi)發(fā)數(shù)控的功用，同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床能夠同時(shí)進(jìn)行測(cè)、銑、鉸等多種不同的工作。

2 工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控加工中的具體應(yīng)用

2.1 在數(shù)控加工生產(chǎn)車(chē)間中的應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人可在數(shù)控加工生產(chǎn)車(chē)間中進(jìn)行應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床在對(duì)零件進(jìn)行加工的過(guò)程中，工業(yè)機(jī)器人可參與到數(shù)控加工生產(chǎn)車(chē)間，且對(duì)提升車(chē)間生產(chǎn)自動(dòng)化程度具有重要作用。伴隨當(dāng)下行業(yè)發(fā)展與工業(yè)機(jī)器人使用需求的影響，市場(chǎng)上不斷以數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)操作為目的生產(chǎn)設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人。以此為前提，工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控加工生產(chǎn)車(chē)間中的應(yīng)用能夠提升車(chē)間生產(chǎn)效率與產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，對(duì)保障產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定性與產(chǎn)品精密度具有重要價(jià)值。工業(yè)機(jī)器人能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工24小時(shí)不間斷開(kāi)展車(chē)間工作，且不受車(chē)間環(huán)境的影響，因此其在數(shù)控加工生產(chǎn)車(chē)間中的應(yīng)用十分廣泛。另外伴隨當(dāng)下行業(yè)技術(shù)升級(jí)與創(chuàng)新，工業(yè)機(jī)器人靈敏度也在不斷提升。

2.2 輔助數(shù)控折彎?rùn)C(jī)工作

數(shù)控折彎中工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用主要包含兩種方式，首先，是以數(shù)控折彎?rùn)C(jī)為主，在數(shù)控折彎?rùn)C(jī)運(yùn)行過(guò)程中，借助磁力與真空吸盤(pán)工業(yè)機(jī)器人能夠在折彎單位內(nèi)進(jìn)行靈活移動(dòng)，對(duì)提升數(shù)控折彎?rùn)C(jī)工作質(zhì)量、提升其自動(dòng)化水平具有重要價(jià)值。另外是以行走軸為前提，工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控生產(chǎn)線內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，以提升生產(chǎn)線加工的靈活性。工業(yè)機(jī)器人能夠使數(shù)控折彎?rùn)C(jī)進(jìn)行無(wú)縫銜接，在軟件編程控制下，工業(yè)機(jī)器人能夠進(jìn)行部分封閉控制，這也輔助數(shù)控折彎?rùn)C(jī)工作具有重要意義。另外在工作過(guò)程中，工業(yè)機(jī)器人能夠通過(guò)傳感器對(duì)機(jī)床速度進(jìn)行識(shí)別，從而工業(yè)機(jī)器人能夠不斷對(duì)自身速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在具體的數(shù)控折彎?rùn)C(jī)工作過(guò)程中，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用價(jià)值不斷凸顯，以電梯、防盜門(mén)為主的工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。

2.3 確保數(shù)控機(jī)床沖壓集成功能的發(fā)揮

數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用以單機(jī)機(jī)器人為主，此類(lèi)機(jī)器人在生產(chǎn)過(guò)程中，其能夠自足對(duì)生產(chǎn)材料進(jìn)行定位移動(dòng)，進(jìn)而在精準(zhǔn)定位后不斷對(duì)板料位置進(jìn)行移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床沖壓功能的完成。在結(jié)束階段性工作后，工業(yè)機(jī)器人能夠?qū)_壓之后的材料輸送至下一工作臺(tái)，進(jìn)行下一步工作。在此過(guò)程中為實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)環(huán)節(jié)效率提升，部分生產(chǎn)線使用多臺(tái)數(shù)控機(jī)床與多臺(tái)機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)操作，多臺(tái)機(jī)器人能夠相互配合進(jìn)行生產(chǎn)工作，此種工業(yè)生產(chǎn)模式能夠提升生產(chǎn)效率，在當(dāng)下數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)車(chē)間中十分常見(jiàn)。多臺(tái)工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)線中的應(yīng)用中，不同工業(yè)機(jī)器人各司其職，以滿足生產(chǎn)線生產(chǎn)需求。另外在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)工作狀態(tài)異常時(shí)，機(jī)器人能夠精準(zhǔn)性的識(shí)別機(jī)床狀態(tài)立即停止工作，以此保障生產(chǎn)線的安全生產(chǎn)。

2.4 熱模鍛領(lǐng)域的應(yīng)用

在整個(gè)數(shù)控機(jī)床當(dāng)中，有些機(jī)器需要負(fù)責(zé)熱模鍛的生產(chǎn)，熱模鍛生產(chǎn)中比較常見(jiàn)的數(shù)控機(jī)床主要包括兩臺(tái)模鍛機(jī)構(gòu)，工作分別為沖壓和切邊。在使用機(jī)器人的時(shí)候，也要結(jié)合數(shù)控機(jī)床的具體功能選擇兩臺(tái)不同的機(jī)器人。第一個(gè)負(fù)責(zé)移送高溫物料，在頻爐加工完畢之后，把物料準(zhǔn)確的移送到?jīng)_壓機(jī)器端；第二個(gè)機(jī)器人負(fù)責(zé)把沖壓步驟完成后的物料傳送給切邊機(jī)。當(dāng)沖壓結(jié)束之后，在高溫狀態(tài)下數(shù)控機(jī)床可能出現(xiàn)粘連現(xiàn)象，此時(shí)機(jī)器人能夠發(fā)揮潤(rùn)滑劑的作用。在生產(chǎn)過(guò)程中，環(huán)境非常惡劣，為了讓機(jī)器有更長(zhǎng)的使用壽命，必須要對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，特別是不能讓機(jī)器人受到輻射和高溫的傷害。在各種傳感器的作用下，機(jī)器人也要有趨利避害的功能，當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境非常惡劣的時(shí)候，可以采取適當(dāng)?shù)淖晕冶Ｗo(hù)措施。

3 工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控加工中主要設(shè)計(jì)內(nèi)容

腰部旋轉(zhuǎn)。為保障工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控加工中的應(yīng)用質(zhì)量，機(jī)器人應(yīng)當(dāng)具備腰部旋轉(zhuǎn)條件，從機(jī)器人生產(chǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容上來(lái)講，為實(shí)現(xiàn)腰部旋轉(zhuǎn)可通過(guò)基座上方安全電動(dòng)機(jī)的方式所實(shí)現(xiàn)。首先通過(guò)聯(lián)軸器與齒輪實(shí)現(xiàn)腰部驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，其次可通過(guò)諧波減速器促進(jìn)旋轉(zhuǎn)。以上兩種不同的腰部旋轉(zhuǎn)方式在工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)中較為常見(jiàn)，但由于諧波減速器設(shè)計(jì)難度較低且操作管理簡(jiǎn)單，此種工業(yè)機(jī)器人腰部旋轉(zhuǎn)方式在機(jī)器人設(shè)計(jì)中較為常見(jiàn)。

手臂旋轉(zhuǎn)。腰部旋轉(zhuǎn)主要是在空間上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)搬運(yùn)與轉(zhuǎn)移，手臂旋轉(zhuǎn)能夠更加強(qiáng)調(diào)空間運(yùn)輸?shù)撵`活性與空間運(yùn)輸距離的把控，手臂旋轉(zhuǎn)主要包含大手臂與前臂，與腰部旋轉(zhuǎn)相同，手臂旋轉(zhuǎn)仍然包含兩種形式。諧波減速器能夠能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)手臂旋轉(zhuǎn)的控制，使用諧波減速器連接電動(dòng)機(jī)與手臂，手臂能夠得到驅(qū)動(dòng)，同時(shí)電動(dòng)機(jī)同樣能夠驅(qū)動(dòng)諧波減速器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，不同的手臂旋轉(zhuǎn)方式所呈現(xiàn)的手臂旋轉(zhuǎn)質(zhì)量與穩(wěn)定性具有差異性，在具體的設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中，工業(yè)企業(yè)可根據(jù)自身需求對(duì)工業(yè)機(jī)器人手臂旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行選擇，以此更加高質(zhì)量的滿足工作空間需求。

手腕間距。手腕間距設(shè)計(jì)包含三種不同形式，其一，通過(guò)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)諧波減速器推動(dòng)腕間運(yùn)動(dòng)。其二是將電動(dòng)機(jī)和齒輪進(jìn)行銜接，然后將其傳遞至前臂。前臂的前端改變旋轉(zhuǎn)方向，以驅(qū)動(dòng)手腕進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng)。其三，電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步輪通過(guò)橡膠同步帶旋轉(zhuǎn)，并將動(dòng)力傳遞到前臂的前端，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人前臂的腕部俯仰運(yùn)動(dòng)。

4 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用背景下數(shù)控加工應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控加工行業(yè)對(duì)高新技術(shù)人才的需求量更高。工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控加工行業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用減少了傳統(tǒng)生產(chǎn)車(chē)間工作人力資源，但為保障工業(yè)機(jī)器人的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，企業(yè)需要招聘高質(zhì)量技術(shù)人才補(bǔ)充到工作隊(duì)伍中，以對(duì)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督與管理。機(jī)器人作為自動(dòng)化技術(shù)與智能化技術(shù)的產(chǎn)物，其對(duì)機(jī)器人操作與操控人員的技術(shù)要求較高，且受機(jī)器人自身程序、技術(shù)專(zhuān)業(yè)性的影響，企業(yè)需要高新技術(shù)人員不斷對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行管理，以此保障工業(yè)機(jī)器人程序的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

行業(yè)發(fā)展科技投入成本更高。工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控加工生產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用屬于高新技術(shù)類(lèi)型，此類(lèi)技術(shù)應(yīng)用需要企業(yè)不斷就自身科技理念與科技水平進(jìn)行提升，這也就增加了行業(yè)發(fā)展成本。對(duì)于企業(yè)來(lái)講，為順應(yīng)行業(yè)高新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，企業(yè)需要成立科技部門(mén)以對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行研究設(shè)計(jì)與研究升級(jí)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的有效應(yīng)用，使得工業(yè)機(jī)器人能夠更加符合企業(yè)生產(chǎn)車(chē)間生產(chǎn)流程。在此過(guò)程中企業(yè)需要引進(jìn)高新技術(shù)人才支撐科技部門(mén)的發(fā)展，對(duì)此這也就增加了企業(yè)發(fā)展投入成本。

作為行業(yè)未來(lái)發(fā)展主要趨勢(shì)，企業(yè)需要從政府政策層面尋求扶持。在政策引導(dǎo)下，工業(yè)企業(yè)處于轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，對(duì)此企業(yè)在生產(chǎn)轉(zhuǎn)型發(fā)展過(guò)程中要積極尋求政策支持，以為企業(yè)發(fā)展提供優(yōu)勢(shì)。政策扶持包含技術(shù)支持與資金支持兩種主要類(lèi)型，從技術(shù)支撐上來(lái)講，企業(yè)能夠不斷就自身技術(shù)理念與技術(shù)水平進(jìn)行優(yōu)化提升，以順應(yīng)當(dāng)下行業(yè)發(fā)展。從資金支撐上來(lái)講，當(dāng)?shù)卣疄榧涌斓貐^(qū)工業(yè)轉(zhuǎn)型，采用資金支持的方式開(kāi)展工作，資金支撐能夠?yàn)槠髽I(yè)發(fā)展提供資金，這也是企業(yè)發(fā)展良好條件創(chuàng)造的主要契機(jī)，對(duì)優(yōu)化外部市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，實(shí)施良性的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，幫助企業(yè)在技術(shù)升級(jí)的同時(shí)取得可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

綜上所述，工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控加工行業(yè)中的應(yīng)用具有必然性，其在數(shù)控加工企業(yè)中的應(yīng)用對(duì)提升產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率具有重要價(jià)值，數(shù)控生產(chǎn)的過(guò)程變得更加安全，生產(chǎn)效率有了明顯提升，既節(jié)約了生產(chǎn)成本又提高了產(chǎn)品質(zhì)量。