工業(yè)機器人與數控機床融合應用 2020-01-08
隨著(zhù)裝備制造業(yè)的轉型升級，市場(chǎng)需求和技術(shù)進(jìn)步的雙重作用下，近年來(lái)，工業(yè)機器人與數控機床的集成應用發(fā)展很快，應用形式不斷擴大，為當前機床智能化趨勢帶來(lái)新的驅動(dòng)力，對我國機床行業(yè)的轉型升級將起到良好的作用。
針對機器人開(kāi)發(fā)和機床集成應用的發(fā)展現狀，相關(guān)企業(yè)應建立有效的組織聯(lián)系機制，加強溝通與合作，兩個(gè)行業(yè)的集成開(kāi)發(fā)應建立什么樣的技術(shù)規范和標準，以便充分實(shí)現資源共享和優(yōu)勢互補，形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展合力！
機器人產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)發(fā)展機遇的黃金時(shí)期。如何促進(jìn)工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)與機床產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，實(shí)現工業(yè)機器人與數控機床的相互融合，已成為現代裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的重要課題。
在機床制造過(guò)程中，很多崗位主要依靠工人的體力和技能，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強度大，缺乏熟練工人，很難保證產(chǎn)品的穩定性和一致性，促使機床行業(yè)采用越來(lái)越多的工業(yè)機器人和智能制造技術(shù)來(lái)改造傳統工藝。過(guò)去，昂貴的進(jìn)口機器人和生產(chǎn)線(xiàn)主要用于汽車(chē)等少數行業(yè)，但在機床等裝備制造業(yè)的應用比例相對較低，極大地制約了國內機床行業(yè)自動(dòng)化程度的提高。
兩大產(chǎn)業(yè)現狀
經(jīng)過(guò)“十一五”和“十二五”規劃，我國數控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展已進(jìn)入中規模工業(yè)化和高檔小批量生產(chǎn)階段，產(chǎn)業(yè)整體水平基本具備國際競爭力。數控系統數控機床控制大腦，國內廠(chǎng)家已經(jīng)掌握了五軸聯(lián)動(dòng)數控系統、小線(xiàn)插補、動(dòng)態(tài)誤差補償和控制技術(shù)，開(kāi)發(fā)了高性能、高功率伺服驅動(dòng)裝置，自主研發(fā)推動(dòng)技術(shù)創(chuàng )新和進(jìn)步，已經(jīng)萌生了工業(yè)機器人的雛形，工業(yè)發(fā)展源遠流長(cháng)。
目前，數控系統開(kāi)發(fā)企業(yè)、機床企業(yè)、自動(dòng)化應用集成商，甚至房地產(chǎn)資本投資者都在嘗試進(jìn)入機器人領(lǐng)域，掀起了機器人行業(yè)的投資熱潮。令人擔憂(yōu)的是，過(guò)度的政策引導將導致“圈地優(yōu)待”，產(chǎn)業(yè)過(guò)度投資將導致產(chǎn)能過(guò)剩，缺乏創(chuàng )新驅動(dòng)的低端同質(zhì)競爭將導致機器人產(chǎn)業(yè)無(wú)序發(fā)展。值得思考的是，什么樣的企業(yè)最適合發(fā)展工業(yè)機器人？
如何提高機器人產(chǎn)業(yè)的整體質(zhì)量？一般來(lái)說(shuō)，隨著(zhù)數控系統的建立，控制系統、伺服電機、伺服控制系統都可以大規模生產(chǎn)，企業(yè)具有一定的優(yōu)勢。日本funac公司的產(chǎn)業(yè)促進(jìn)路徑是一個(gè)成功的典型案例，值得借鑒。
國內多家數控系統企業(yè)已進(jìn)入工業(yè)機器人行業(yè)，在廣州首家數控系統企業(yè)，自2006年規劃發(fā)展工業(yè)機器人行業(yè)以來(lái)，已經(jīng)走過(guò)了8個(gè)年頭。在積累了控制器、伺服驅動(dòng)、伺服電機生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎上，完成了3~200kg系列工業(yè)機器人的全自主開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品功能包括搬運、上下機、焊接、碼垛、涂膠、拋光、切割、噴涂、分選、組裝等。
隨著(zhù)勞動(dòng)力成本上升、技術(shù)人員短缺、高風(fēng)險環(huán)保、高強度工作等問(wèn)題的凸顯，工業(yè)機器人參與生產(chǎn)制造得到了廣泛的認可和不斷的應用，成為社會(huì )關(guān)注的焦點(diǎn)。政府以此為契機，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉型升級，企業(yè)以此進(jìn)行技術(shù)改造，轉變生產(chǎn)方式，提高經(jīng)營(yíng)效率。但我國機器人擁有量不大，民族品牌仍在發(fā)展中，綜合競爭力有待提高。那么，機器人產(chǎn)業(yè)將采取何種模式？作者認為，現階段更需要機器人整機企業(yè)、機器人關(guān)鍵零部件供應商和機器人集成產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。
機器人與數控機床的集成
在數控機床加工應用領(lǐng)域，本地機床上下料機器人與數控機床的集成一直處于發(fā)展的前沿。從工業(yè)應用水平看，也發(fā)生了很大變化：
（1）工作島：?jiǎn)螌坞姍C加，單對多在線(xiàn)處理。
（2）柔性制造系統（FMS）：基于網(wǎng)絡(luò )控制的柔性機械布線(xiàn)，應用PLC控制平臺，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)總線(xiàn)連接多個(gè)機器人、多臺數控機床及其輔助設備，并根據節拍進(jìn)行有序的自動(dòng)生產(chǎn)。
（3）數字化車(chē)間：利用數字化輔助生產(chǎn)工具、物流技術(shù)和傳感器技術(shù)、生產(chǎn)過(guò)程監控、故障在線(xiàn)實(shí)時(shí)反饋、數據管理處理技術(shù)、刀具信息管理、設備維護、數據管理、產(chǎn)品信息、記錄等功能，滿(mǎn)足無(wú)人化加工的需求，加工系統的生產(chǎn)計劃與作業(yè)協(xié)調集成優(yōu)化作業(yè)。
（4）智能工廠(chǎng)：借助智能化車(chē)間布局和ERP信息管理系統，最大限度地創(chuàng )新傳統生產(chǎn)模式。信息管理系統的數據庫可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)與外部各種信息系統接口，將車(chē)間與erp系統連接起來(lái)，查詢(xún)車(chē)間的生產(chǎn)狀態(tài)，實(shí)現企業(yè)資源的高效配置。借助其短信平臺和電子郵件平臺，可以實(shí)時(shí)向管理員報告設備故障、生產(chǎn)進(jìn)度等信息。
工業(yè)機器人與數控機床集成化發(fā)展途徑
1.加工制造方面
機器人參與機床結構件的加工制造實(shí)現自動(dòng)化，專(zhuān)用機床為機器人提供專(zhuān)用減速器的精密加工，提高加工工藝質(zhì)量和批量生產(chǎn)效率等，具有很大的集成和發(fā)展空間。借助兩家公司的戰略合作，機器人企業(yè)可以借助機床制造商的制造和技術(shù)能力實(shí)現以下目標：
（1）對于機器人本體鑄造和減速器結構件，共同研究批量精密制造技術(shù)的形成，提高機器人批量生產(chǎn)能力和技術(shù)水平，克服可靠性和一致性技術(shù)，實(shí)現高效、穩定、精確的節拍生產(chǎn)。
（2）對于機器人工裝夾具與加工生產(chǎn)線(xiàn)的集成能力，借助各大機床廠(chǎng)的大量終端客戶(hù)渠道資源，委托機器人進(jìn)行推廣應用。
（3）機床的研發(fā)、生產(chǎn)材料及零部件的波動(dòng)處理、單刀鏟削、倒角、拋光磨削、焊接、噴涂（粉末）等自動(dòng)化、柔性化生產(chǎn)，迫切需要工業(yè)機器人、機床企業(yè)和工業(yè)機器人聯(lián)合開(kāi)發(fā)；實(shí)現了機床零件的自動(dòng)化加工，機床制造技術(shù)水平。
（4）工業(yè)機器人機械本體的關(guān)鍵部件，如轉盤(pán)、大臂、箱體、支撐套、小臂、腕部等，對尺寸精度和幾何公差有較高要求，對加工設備、夾具、測量?jì)x器等也有較高要求。機器人減速器的擺線(xiàn)齒殼、行星針輪、偏心軸、行星架等關(guān)鍵零件的結構優(yōu)化和加工，在國內的加工設備、裝配工藝和精度檢測等方面還很難實(shí)現。但在利用國產(chǎn)數控機床完成相關(guān)加工的基礎上，有利于提高我國高端精密機械零部件的設計加工水平，促進(jìn)國產(chǎn)數控設備和國產(chǎn)數控機床的應用和發(fā)展。
2.在集成應用方面
機床送料和卸料機器人實(shí)現機械柔性生產(chǎn)線(xiàn)將是一種方便有效的推廣方式。擁有約200萬(wàn)國產(chǎn)數控機床、機床企業(yè)首先應用的上料柔性加工機床生產(chǎn)線(xiàn)，將有很大的市場(chǎng)需求，也有助于推動(dòng)機床制造業(yè)的發(fā)展趨勢，如自動(dòng)化、數字化和網(wǎng)絡(luò )化生產(chǎn)方式，其中可以實(shí)現智能化控制、信息化管理，可以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，提高工藝管理水平，促進(jìn)制造設備整體水平的提升。例如，廣州數控與大連機床、寶雞機床等機床制造企業(yè)形成戰略合作關(guān)系，共同研發(fā)機器人專(zhuān)用機床、加工技術(shù)應用等項目。以及機器人機結合自動(dòng)柔性生產(chǎn)的應用，促進(jìn)了雙方在各自工業(yè)應用中的相互融合。
國內機器人和機床行業(yè)與國際先進(jìn)水平存在差距。特別是工業(yè)機器人作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，無(wú)論是制造技術(shù)水平、控制系統還是綜合應用經(jīng)驗，都比國內機床行業(yè)起步晚。無(wú)論是技術(shù)標準的成熟程度，還是專(zhuān)業(yè)人才的水平，都制約著(zhù)當前的發(fā)展速度，需要在探索中尋求進(jìn)步。但我們認為，二者的深度融合對于提高我國裝備制造業(yè)的綜合競爭力具有重要意義。
來(lái)源：中國工控網(wǎng)