隨著我國裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，在市場需求和技術(shù)進(jìn)步雙重作用下，近幾年來工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床集成應(yīng)用發(fā)展很快，應(yīng)用的形式不斷擴(kuò)展，對當(dāng)前機(jī)床智能化潮流帶來新的促動，對我國機(jī)床工具行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級也必將起到有益的推動作用。
鑒于機(jī)器人研制以及與機(jī)床集成應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀，相關(guān)企業(yè)應(yīng)如何建立有效的組織聯(lián)絡(luò)機(jī)制，以加強(qiáng)溝通與合作，兩個(gè)行業(yè)融合發(fā)展該建立怎樣的技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，以充分做到資源共享與優(yōu)勢互補(bǔ)，并形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展的合力！
機(jī)床制造過程中許多崗位主要依賴工人的體力和技能，生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大、缺少熟練技工人才，難以保障產(chǎn)品穩(wěn)定性和一致性，促使機(jī)床行業(yè)越來越多地采用工業(yè)機(jī)器人及智能制造技術(shù)來改造傳統(tǒng)工藝流程。以往，昂貴的進(jìn)口機(jī)器人和生產(chǎn)線主要在汽車等少數(shù)行業(yè)使用，在機(jī)床行業(yè)等裝備制造業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用比例偏低，很大程度上制約著國內(nèi)機(jī)床行業(yè)自動化程度的提高。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正迎來黃金發(fā)展機(jī)遇期，如何推動工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)和機(jī)床工具產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，如何做到工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的互為集成應(yīng)用，已成為哈工共哲機(jī)器人重點(diǎn)研究的項(xiàng)目。
隨著用工成本上漲、技能人才缺少、高危環(huán)保、高強(qiáng)度作業(yè)等問題的凸顯，工業(yè)機(jī)器人參與生產(chǎn)制造已被廣泛認(rèn)知和不斷使用，成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)。政府更是借此促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，企業(yè)用其開展技術(shù)改造，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，提高作業(yè)效能。然而，中國的機(jī)器人保有量不大，綜合競爭力有待提升。那么，機(jī)器人行業(yè)將以什么樣的模式向前發(fā)展？小編認(rèn)為，現(xiàn)階段更需要機(jī)器人整機(jī)企業(yè)、機(jī)器人關(guān)鍵部件供應(yīng)商、機(jī)器人集成商產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。
哈工共哲機(jī)器人自創(chuàng)立以來，一直重點(diǎn)研究實(shí)際生產(chǎn)中機(jī)器人的應(yīng)用，除傳統(tǒng)的焊接應(yīng)用外，機(jī)器人在機(jī)床上下料、物料搬運(yùn)碼垛、打磨、噴涂、裝配等領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。金屬成形機(jī)床是機(jī)床工具的重要組成部分，成形加工通常與高勞動強(qiáng)度、噪聲污染、金屬粉塵等名詞聯(lián)系在一起，高溫高濕甚至有污染的作業(yè)環(huán)境使得這個(gè)崗位招人困難。哈工共哲機(jī)器人與成形機(jī)床集成，不僅可以解決企業(yè)用人問題，同時(shí)也能提高加工效率和安全性、提升加工精度。
那工業(yè)機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床是怎么配合工作的？又是需要哪些專用夾具是分別應(yīng)用到機(jī)械手和數(shù)控機(jī)床上的？這里以FANUC機(jī)器人為例，為大家介紹一下。
1、電機(jī)外殼加工生產(chǎn)線上的配合應(yīng)用
FANUC機(jī)器人在電機(jī)外殼加工生產(chǎn)線上的應(yīng)用過程，采用機(jī)器人自動上下料技術(shù)及利用iRVision視覺系統(tǒng)，合理地規(guī)劃機(jī)器人運(yùn)動軌跡，把工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)技術(shù)及數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)有機(jī)地組合起來，實(shí)現(xiàn)自動裝卸工件、自動碼放加工成品，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高精度、高效率和低成本加工。
自動加工生產(chǎn)線配置了兩臺FANUC Robot M－20iA搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)器人，其中一臺機(jī)器人作為行走機(jī)器人R1，使用FANUC伺服電動機(jī)αiF12／3000控制，通過精密減速機(jī)、齒輪及齒條進(jìn)行傳動，重復(fù)精度高，可以輕松適應(yīng)機(jī)床在導(dǎo)軌兩側(cè)布置的方案。
主要用于毛坯工件的抓取、機(jī)床上料、加工工序間工件抓取以及加工成品卸除并運(yùn)送到傳輸帶上。
另一臺固定機(jī)器人R2結(jié)合FANUC獨(dú)有的智能機(jī)器人技術(shù)（iRVision視覺功能），用于下料，在料筐里碼放加工成品。
FANUC Robot M－20iA機(jī)器人各環(huán)節(jié)每一個(gè)結(jié)合處為一個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)或坐標(biāo)系，其外形及各關(guān)節(jié)位置如下圖所示。
2、自動加工線設(shè)備布置
電機(jī)外殼自動加工生產(chǎn)線由上料輸送帶和下料輸送帶（分別配置iRVision視覺系統(tǒng)）、行走機(jī)器人R1（導(dǎo)軌式）、固定機(jī)器人R2、兩臺VM850立式加工中心、一臺CLX360數(shù)控車床、成品料筐和系統(tǒng)控制柜等組成，各設(shè)備布置如下圖所示。
3、數(shù)控加工工藝
工件為電機(jī)外殼， 如下圖所示， 為大批量生產(chǎn)， 材料是ADC12鋁合金。加工內(nèi)容包含端面銑削鉆孔、攻螺紋和內(nèi)孔車削等內(nèi)容。
零件加工工序內(nèi)容分配如下：
?。?）VM850立式加工中心1進(jìn)行M4螺紋底孔鉆孔、M4螺紋攻螺紋及銑削外圓凸臺工序加工，如下圖所示。
（2）VM850加工中心2進(jìn)行鉆6個(gè)φ 5.5mm的通孔、孔口倒角工序加工，如下圖所示。
?。?）CLX360數(shù)控車床進(jìn)行內(nèi)孔及臺階孔、孔口倒角工序加工，如下圖所示。
此外， 還需要設(shè)計(jì)專用夾具， 加工中心夾具采用內(nèi)夾方式，數(shù)控車床采用外夾方式。
4、機(jī)器人自動上下料動作設(shè)計(jì)
根據(jù)工件的外形特點(diǎn)設(shè)計(jì)機(jī)器人氣動手爪部件，包含氣動、傳感器及機(jī)械部件等。工件加工工藝流程如下：
?、倜鞴ぜ[放在上料傳送帶上。
?、谛凶邫C(jī)器人R1復(fù)合手爪抓取毛坯工件，行走到加工中心位置，將工件安裝到加工中心的專用夾具上，如下圖所示。
③待加工中心1加工完成后，行走機(jī)器人R1復(fù)合手爪取下工件，行走到加工中心2位置，將工件安裝到加工中心2的專用夾具上，如下圖所示。
④待加工中心2加工完成后，行走機(jī)器人R1取下工件到數(shù)控車床位置，將工件安裝到專用夾具上，如圖9所示。待工件加工完成后取下工件，機(jī)器人行走到工件翻轉(zhuǎn)臺位置，進(jìn)行工件翻轉(zhuǎn)、交換，如下圖所示。
⑤工件在翻轉(zhuǎn)臺進(jìn)行交換后，機(jī)器人R1把加工成品放置在下料傳送帶上，如圖11所示，由機(jī)器人R2進(jìn)行工件下料、自動碼放在成品料筐中，如下圖所示。
至此，結(jié)束一個(gè)完整的加工流程。各加工工序有相應(yīng)的節(jié)拍，經(jīng)過調(diào)整CNC加工程序以及機(jī)器人動作程序后，可實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床加工與機(jī)器人上下料的完美組合。
5、專用夾具設(shè)計(jì)
依據(jù)三臺數(shù)控機(jī)床各自的加工工序任務(wù)，設(shè)計(jì)三套組合氣動夾具，介紹如下。
?。?）立式加工中心1專用夾具：立式加工中心1進(jìn)行鉆孔、攻，如下圖所示。
?。?）立式加工中心2 專用夾具：立式加工中心2進(jìn)行鉆6個(gè)φ 5.5mm的通孔、孔口倒角工序加工，設(shè)計(jì)以氣動三爪自定心卡盤夾緊工件，以兩個(gè)彈性V形塊定向的夾具，如下圖所示。
?。?）數(shù)控車床專用夾具：數(shù)控車床進(jìn)行內(nèi)孔及臺階孔、孔口倒角工序加工，設(shè)計(jì)以一面兩銷定位工件、以氣動旋轉(zhuǎn)夾緊器夾緊方式的夾具。
6、機(jī)器人、PLC與數(shù)控機(jī)床的接口
為保證機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的安全配合，要建立機(jī)器人、PLC以及數(shù)控機(jī)床之間安全可靠的通信連接。
在硬件方面，通過屏蔽電纜將三者之間相應(yīng)的輸入與輸出點(diǎn)進(jìn)行連接。軟件方面，通過機(jī)器人專用軟件、PLC接口，采集機(jī)床和機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)，編寫相應(yīng)的符合上下料邏輯的控制程序，達(dá)到數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人的有效通信。
重點(diǎn)需要處置緊急停止信號、數(shù)控機(jī)床準(zhǔn)備完成信號、機(jī)器人手爪氣動信號、數(shù)控機(jī)床夾具松夾信號以及安全門信號等，數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控畫面如下圖所示。
二手工業(yè)機(jī)器人服務(wù)商：http://www.robot-renew.com 哈工共哲機(jī)器人
