工業機器人與數控機床如何組合應用

機床是生產(chan) 機器零部件的機器，簡單地說就是生產(chan) 機器的機器。數控機床是機床的數字化和智能化，主要通過數控裝置發出信號，控製機床按圖紙的要求，根據形狀和尺寸，自動地將零件加工生產(chan) 。數控機床較好地解決(jue) 了複雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題。說白了，就是機械零部件的生產(chan) 從(cong) 手工化，到機械化，再到數字化的應用過程。而機器人是高精尖的高科技產(chan) 品，核心或者關(guan) 鍵零部件有絲(si) 毫的誤差都會(hui) 影響機器人的運動和操作精度。很多核心零部件比如伺服電機、驅動器、控製器、減速器等都需要精確度高的機床來生產(chan) ，包括轉盤、大臂、小臂、箱體(ti) 、腕體(ti) 等關(guan) 鍵零部件也是靠機床完成得，即便人工和機械能生產(chan) 出來，也很難確保產(chan) 品的精確度。所以，隻有確保關(guan) 鍵技術和零部件的精確度，機器人應用和推廣才有技術和質量基礎。

隨著勞動力成本的上升以及企業(ye) 智能化的轉型，機器人市場備受追捧。

除傳(chuan) 統的焊接應用外，機器人在機床上下料、物料搬運碼垛、打磨、噴塗、裝配等領域也得到了廣泛應用。金屬成形機床是機床工具的重要組成部分，成形加工通常與(yu) 高勞動強度、噪聲汙染、金屬粉塵等名詞聯係在一起，高溫高濕甚至有汙染的作業(ye) 環境使得這個(ge) 崗位招人困難。工業(ye) 機器人與(yu) 成形機床集成，不僅(jin) 可以解決(jue) 企業(ye) 用人問題，同時也能提高加工效率和安全性、提升加工精度，目前已成為(wei) 大的發展趨勢。 

那工業(ye) 機器人和數控機床是怎麽(me) 配合工作的？又是需要哪些專(zhuan) 用夾具分別應用到機器人和數控機床上？這裏以ABB機器人為(wei) 例小諾收集了大量資料為(wei) 大家分析下。

1、電機外殼加工生產(chan) 線上的配合應用

ABB機器人在電機外殼加工生產線上的應用過程，采用機器人自動上下料技術及利用ABB True View視覺係統，合理地規劃機器人運動軌跡，把工業機器人搬運技術及數控機床加工技術有機地組合起來，實現自動裝卸工件、自動碼放加工成品，實現產品的高精度、高效率和低成本加工。 

自動加工生產(chan) 線配置了兩(liang) 台ABB-IRB-460搬運係統機器人，其中一台機器人作為(wei) 行走機器人A1，使用伺服電動機控製，通過精密減速機、齒輪及齒條進行傳(chuan) 動，重複精度高，可以輕鬆適應機床在導軌兩(liang) 側(ce) 布置的方案。

主要用於(yu) 毛坯工件的抓取、機床上料、加工工序間工件抓取以及加工成品卸除並運送到傳(chuan) 輸帶上。

另一台固定機器人A2，用於(yu) 下料，在料筐裏碼放加工成品。

2、自動加工線設備布置

電機外殼自動加工生產(chan) 線由上料輸送帶和下料輸送帶、行走機器人A1（導軌式）、固定機器人A2、兩(liang) 台立式加工中心、一台數控車床、成品料筐和係統控製櫃等組成，各設備布置如下圖所示。

3、數控加工工藝

工件為(wei) 電機外殼， 如下圖所示， 為(wei) 大批量生產(chan) ， 材料是鋁合金。加工內(nei) 容包含端麵銑削鑽孔、攻螺紋和內(nei) 孔車削等內(nei) 容。

 零件加工工序內(nei) 容分配如下：

（1）立式加工中心進行螺紋底孔鑽孔、螺紋攻螺紋及銑削外圓凸台工序加工，

（2）加工中心進行鑽6個(ge) φ 5.5mm的通孔、孔口倒角工序加工

（3）數控車床進行內(nei) 孔及台階孔、孔口倒角工序加工。

此外， 還需要設計專(zhuan) 用夾具， 加工中心夾具采用內(nei) 夾方式，數控車床采用外夾方式。

4、機器人自動上下料動作設計

根據工件的外形特點設計機器人氣動手爪部件，包含氣動、傳(chuan) 感器及機械部件等。工件加工工藝流程如下：

①毛坯工件擺放在上料傳(chuan) 送帶上。

②行走機器人R1複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(zhuan) 用夾具上;

③待加工中心加工完成後，行走機器人A1複合手爪取下工件，行走到加工中心位置，將工件安裝到加工中心的專(zhuan) 用夾具上。 

④待加工中心加工完成後，行走機器人A1取下工件到數控車床位置，將工件安裝到專(zhuan) 用夾具上。待工件加工完成後取下工件，機器人行走到工件翻轉台位置，進行工件翻轉、交換。 

⑤工件在翻轉台進行交換後，機器人A1把加工成品放置在下料傳(chuan) 送帶上，由機器人A2進行工件下料、自動碼放在成品料筐中。 

至此， 結束一個(ge) 完整的加工流程。各加工工序有相應的節拍，經過調整加工程序以及機器人動作程序後，可實現數控機床加工與(yu) 機器人上下料的完美組合。

5、專(zhuan) 用夾具設計

依據三台數控機床各自的加工工序任務，設計三套組合氣動夾具，介紹如下。

（1）立式加工中心1專(zhuan) 用夾具：立式加工中心1進行鑽孔、攻。 

（2）立式加工中心2 專(zhuan) 用夾具：立式加工中心2進行鑽6個(ge) φ 5.5mm的通孔、孔口倒角工序加工，設計以氣動三爪自定心卡盤夾緊工件，以兩(liang) 個(ge) 彈性V形塊定向的夾具。

（3）數控車床專(zhuan) 用夾具：數控車床進行內(nei) 孔及台階孔、孔口倒角工序加工，設計以一麵兩(liang) 銷定位工件、以氣動旋轉夾緊器夾緊方式的夾具。

6、機器人、P LC與(yu) 數控機床的接口

為(wei) 保證機器人與(yu) 數控機床的安全配合，要建立機器人、PLC以及數控機床之間安全可靠的通信連接。

在硬件方麵，通過屏蔽電纜將三者之間相應的輸入與(yu) 輸出點進行連接。軟件方麵，通過機器人專(zhuan) 用軟件、PLC接口，采集機床和機器人當前狀態，編寫(xie) 相應的符合上下料邏輯的控製程序，最終達到數控機床與(yu) 機器人的有效通信。重點需要處置緊急停止信號、數控機床準備完成信號、機器人手爪氣動信號、數控機床夾具鬆夾信號以及安全門信號等。