許 榮

（宜興高等職業(yè)技術學校，無錫 214200）

基于控制系統(tǒng)，工業(yè)機器人能夠很好地指導計算機系統(tǒng)工作，監(jiān)控機械手在工作時的位置、運動軌跡等。在數(shù)控加工技術中應用工業(yè)機器人，是對自動化技術的改革。隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展和繁榮，此項技術開始得到普遍的推廣和應用。本文將從工業(yè)機器人的定義、組成以及在數(shù)控加工技術中的應用3大方面來進行深入剖析。

1 工業(yè)機器人的概念及特點

1.1 工業(yè)機器人的概念

工業(yè)機器人主要面向工業(yè)領域，是一種自由度高且關節(jié)機械手多的機器裝備。通過應用自動化技術，工業(yè)機器人能夠根據(jù)事先安排好的流程展開工作，并且在運行工作期間不需要人工操控便能夠獨立完成工作內容，從而有效降低了人工勞動壓力。工業(yè)機器人基礎模型見圖1。

圖1 工業(yè)機器人

1.2 工業(yè)機器人的特點

工業(yè)機器人是一種集多種技術于一體的自動化設備，已經(jīng)成為現(xiàn)在大部分生產(chǎn)企業(yè)中較為常見的工業(yè)裝備。在實際生產(chǎn)中，工業(yè)機器人能替代或者輔助工人進行一些勞動強度較大、危險性較高的工作，從而解決由人為操作而引發(fā)的一系列安全問題。長遠來看，工業(yè)機器人的應用對于降低企業(yè)生產(chǎn)成本也有顯著的效果。隨著科學技術水平的不斷提高，工業(yè)機器人已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展中必不可少的關鍵因素。在現(xiàn)如今市場競爭日益激烈的環(huán)境下，企業(yè)只有逐步提高其產(chǎn)品的質量和加工水平，才有可能在市場競爭中占據(jù)領先地位。所以，在生產(chǎn)制造中引入工業(yè)機器人是企業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

2 工業(yè)機器人的組成

2.1 控制系統(tǒng)

工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)是通過計算機實行遠程操控，完成相關操作后計算機會發(fā)出信號和指令。工業(yè)機器人接收到信號和指令后，就會開展相應的工作，完成作業(yè)。控制系統(tǒng)依據(jù)控制器能夠有效控制機器人的各個關節(jié)驅動器，從而控制機械手在運行中的速度、力度。機器人在運行工作中會帶動和協(xié)作各個關節(jié)，而后實現(xiàn)有效編程的目的。工業(yè)機器人控制系統(tǒng)組成框圖如圖2所示。

圖2 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)組成框圖

2.2 執(zhí)行系統(tǒng)

在執(zhí)行指令期間，工業(yè)機器人需要協(xié)作本體中的各個組成部分，包括手臂、腕部、手部等各個關節(jié)。工業(yè)機器人直接開展工作的部分為手部；腕部負責連接臂部和手部，同時負責工作期間手部的靈活度；手部和腕部的基礎為臂部，肩負著支撐整項工作的作用，而且臂部還能調整工作范圍，以擴大手部操控范圍。執(zhí)行結構的設計靈感來源于仿生學原理，通過完善和整合原有的機械設備，人機在智能化技術的影響下逐漸一體化，在機械制造中逐漸融入了人類智慧，有效提升了生產(chǎn)效率[1]。

2.3 檢測系統(tǒng)

工業(yè)機器人自身的監(jiān)測系統(tǒng)即為檢測系統(tǒng)，能夠對工作全過程和自身的工作手部位置進行實時監(jiān)測，并基于控制系統(tǒng)第一時間對計算機展開反饋工作。根據(jù)具體的檢測結果，計算機會及時調整和優(yōu)化指令，以防止機械故障造成的損失，從而保證企業(yè)的整體經(jīng)濟效益[2]。

3 工業(yè)機器人在數(shù)控加工技術中的應用

3.1 CNC上下料

依據(jù)工業(yè)機器人實行數(shù)控加工的上下料操作，能夠在加工期間實現(xiàn)數(shù)控機床工作的自動化，包括翻轉、裝夾工件材料等。在以往機械加工過程中，拆卸、裝夾工件材料等工作十分依賴于人工勞動力。這不僅會增加工作人員的工作強度，還難以有效銜接各項工序，更無法保證重復裝夾的精度。不僅如此，在工件的搬運期間還會引發(fā)一系列的安全問題。然而，在數(shù)控加工過程中運用工業(yè)機器人上下料，能夠很好地解決上述問題，還能有效提升生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品的品質[3]。

3.2 數(shù)控車削加工工藝

工業(yè)機器人上下料技術具有較大的復雜性，其中較為明顯的是數(shù)控車削加工。數(shù)控車削加工是一項難度較大的作業(yè)任務，且具有綜合性和系統(tǒng)性，會涉及到多方面內容，如內外螺紋、外圓、內孔等。在開展車削加工作業(yè)中，由于零件加工有較大的切削量，想要實現(xiàn)批量生產(chǎn)任務，可以采用引入工業(yè)機器人上下料的方法。合理有效控制加工的工藝方法和流程，提高相關技術參數(shù)的全面性和完整度，并有效融合工業(yè)機器人和數(shù)控車床，能夠實現(xiàn)協(xié)調工業(yè)機器人和數(shù)控車削加工之間的動作，合理規(guī)劃管理車削工藝，從而提高產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和質量[4]。

3.3 運行中的邏輯控制

要想確保數(shù)控機床加工在柔性制造過程中順利完成，需要完美配合工業(yè)機器人和數(shù)控機床。引進和應用工業(yè)機器人的目的是提升數(shù)控加工的生產(chǎn)率和工作效率，確保生產(chǎn)零件的品質和質量。這一過程需要緊密配合各項加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)，包括裝夾原材料、供給原材料、卸料等。通過有效配合和協(xié)調數(shù)控機床及工業(yè)機器人，能夠保證零部件生產(chǎn)加工流程的有序性，有效提升生產(chǎn)質量和效率，從而實現(xiàn)柔性制造任務[5]。

4 工業(yè)機器人在數(shù)控加工中應用的展望

4.1 實現(xiàn)工業(yè)機器人與數(shù)控多軸機床的有效融合

數(shù)控多軸加工中心主要分為臥式加工中心和立式加工中心。以往傳統(tǒng)的多軸加工是把原材料放置到機床上根據(jù)相應的工序進行逐一加工，即加工完第一道工序后再重新定位進行第二道工序，從而完成整個零部件的加工。這種方式不但會增加工作人員的勞動強度，也會占據(jù)更大的工作場地。除此之外，在實施完上一道工序后，如果無法特別精準地找到統(tǒng)一的基準，就會使加工的零件產(chǎn)生極大的誤差。而針對多軸數(shù)控加工來講，如果無法統(tǒng)一加工基準，零件的性能就無法得到保障。通過應用工業(yè)機器人技術，只需要調控好工業(yè)機器人的運行軌跡，就能夠大幅提升基準重復定位的精度，從而降低因重復定位基準而造成的累積誤差。將工業(yè)機器人與數(shù)控多軸機床進行有效融合，不但可以有效提升產(chǎn)品質量，而且能夠降低生產(chǎn)鏈的長度，從而使車間的生產(chǎn)管理更加簡易化。

4.2 借助智能工業(yè)機器人實現(xiàn)數(shù)控加工的在線檢測

機械制造技術水平的高低會對產(chǎn)品的質量帶來影響，但是產(chǎn)品的精度在機械制造行業(yè)的生產(chǎn)過程中，除了要考慮人為因素以外，還應該確保機械加工設備的精密程度。高精度的機械設備是保證機械產(chǎn)品在加工過程中質量和精度的首要條件，將智能工業(yè)機器人應用到數(shù)控加工中能夠滿足這一要求。零部件的精度和質量需要通過表面質量、形位精度以及尺寸精度等來判定。借助數(shù)控技術和智能機器人進行機械制作加工時，若使用激光測量技術中的在線監(jiān)測系統(tǒng)進行尺寸的實時監(jiān)控，并借助智能機器人的圖像識別功能以及數(shù)據(jù)傳輸處理技術等，將零部件加工的各項數(shù)據(jù)有效傳輸?shù)焦I(yè)控制主系統(tǒng)中，然后根據(jù)工業(yè)主控系統(tǒng)內的計算機集成技術來整合和分析這些數(shù)據(jù)，能夠實時調整和監(jiān)控加工零件的表面質量、形狀精度和尺寸精度等相關參數(shù)，從而及時補償和校正加工零件的各項數(shù)據(jù)指標，確保各數(shù)據(jù)參數(shù)的精度，進而確保所加工的零部件的精度和質量都能達到合格的標準。

5 結語

國家綜合實力與工業(yè)領域的發(fā)展有著緊密聯(lián)系，而機械制造技術在這一環(huán)節(jié)中發(fā)揮著不可替代和不可或缺的關鍵作用。在現(xiàn)代化機械生產(chǎn)的背景中，隨著科學技術的不斷發(fā)展，機械制造技術和制造水平得到了不斷提升。在未來的發(fā)展過程中，工業(yè)機器會受得到大力推廣和重視。通過在數(shù)控機床中應用工業(yè)機器人，能夠提高加工生產(chǎn)效率，降低人工勞動壓力，發(fā)展前景較好。