江蘇省常州技師學(xué)院 朱 驥

機(jī)械零部件加工制造過(guò)程中最關(guān)鍵的加工設(shè)備就是數(shù)控機(jī)床，決定著整體加工的質(zhì)量和效率。而在以往的使用過(guò)程中只是將這種數(shù)控機(jī)床當(dāng)作是單獨(dú)的一種加工方式，并沒(méi)有發(fā)揮出更大的作用。在各種信息技術(shù)飛速發(fā)展的影響下，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)逐漸涉及到各個(gè)行業(yè)中，而數(shù)控機(jī)床在加工中的重要性也在逐漸凸顯出來(lái)。機(jī)器人主要用于工業(yè)機(jī)械加工，這個(gè)過(guò)程不需要人來(lái)完成較為繁瑣的加工內(nèi)容。在生產(chǎn)加工中使用機(jī)器人能夠很好地保障產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量以及效率，有效避免人工操作所出現(xiàn)的各種問(wèn)題。

工業(yè)機(jī)器人結(jié)合了諸如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和微電子學(xué)之類的先進(jìn)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的判斷、推理、記憶、圖像識(shí)別和語(yǔ)言理解。因此，尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展必將促進(jìn)機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展。而隨著機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的逐漸完善也會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)整體科技的發(fā)展。而這種機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用也凸顯了一個(gè)國(guó)家整體的工業(yè)技術(shù)能力和水平。

1 機(jī)器人的主要特點(diǎn)

1.1 適應(yīng)性強(qiáng)

工業(yè)機(jī)器人通常只需要在不同的工作情況下更換一些機(jī)械零件，即可適應(yīng)許多不同類型的工作需求。

1.2 具有擬人化特征

工業(yè)機(jī)器人在步行，手臂，腰部旋轉(zhuǎn)和手腕方面與人類有許多相似之處。經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)編程后，相應(yīng)的操作可以自動(dòng)完成。工業(yè)機(jī)器人智能化之后，它將配備聽(tīng)覺(jué)傳感器，視覺(jué)傳感器，負(fù)載傳感器和接觸傳感器，它們類似于人體的許多生物傳感器。

1.3 具有多個(gè)系統(tǒng)，多個(gè)領(lǐng)域和多個(gè)學(xué)科的特征

它們?nèi)诤狭宋㈦娮訉W(xué)和力學(xué)原理，被稱為機(jī)電一體化。最新的智能機(jī)器人是對(duì)傳統(tǒng)概念的進(jìn)一步發(fā)展。它不再局限于感測(cè)周圍環(huán)境的感測(cè)系統(tǒng)。它通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和微電子技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了更復(fù)雜的功能，例如判斷和推理，記憶，圖像識(shí)別和語(yǔ)言理解。

2 機(jī)器人在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）CNC機(jī)床在加工過(guò)程中能夠很好地控制零件的精密度，在開(kāi)始加工之前進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)的設(shè)置，可以有效地補(bǔ)償在處理過(guò)程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤，并且可以順利進(jìn)行之后的高質(zhì)量加工。

（2）將CNC機(jī)床和機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行結(jié)合使用，可以進(jìn)一步提高加工的質(zhì)量和效率。在實(shí)際加工中只需要按照實(shí)際需求選擇相應(yīng)的加工尺寸等來(lái)調(diào)整夾具，就可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的各種產(chǎn)品，極大地縮短了整體的加工時(shí)間，有利于提高生產(chǎn)能效。

（3）NC編程語(yǔ)言機(jī)床程序選擇，該程序中的軟件應(yīng)用和相關(guān)程序模塊之間具有一致性?？紤]到后期使用效果以及軟件的升級(jí)和維護(hù)，系統(tǒng)軟件程序共有13個(gè)軟件編程模塊，并提供了一個(gè)分析模塊，供機(jī)器人在CNC加工中進(jìn)行選擇和操作。

3 機(jī)器人在數(shù)控加工中的設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.1 機(jī)器人整體設(shè)計(jì)

第一步主要是針對(duì)滑軌的設(shè)計(jì)，目的是實(shí)現(xiàn)零件運(yùn)輸，并且通過(guò)氣控進(jìn)行操作。在滑軌的兩側(cè)分別與筒倉(cāng)和機(jī)器人的借口相連。供紙托盤(pán)通過(guò)氣控來(lái)控制滑軌運(yùn)行操作。同時(shí)結(jié)合所需要的形狀來(lái)進(jìn)行相應(yīng)毛坯的調(diào)整和選擇，而托盤(pán)的形狀需要與之相對(duì)應(yīng)，進(jìn)行鑲嵌，以確保將托盤(pán)放置在毛坯中。其中，進(jìn)紙盤(pán)的操作加工需要由機(jī)器人進(jìn)行控制管理，將需要加工的零件和托盤(pán)進(jìn)行移動(dòng)加工。接著需要在機(jī)器人的第六軸尾部來(lái)安裝抓爪。該結(jié)構(gòu)為手動(dòng)平行設(shè)計(jì)的V形凹槽，主要用于抓取各種圓柱形和矩形毛坯。各個(gè)抓爪需要保持一定的摩擦作用，所以在使用過(guò)程中需要粘上膠帶，目的是穩(wěn)定抓握整個(gè)零件。為了節(jié)省成本，安全門(mén)不會(huì)自動(dòng)開(kāi)關(guān)，門(mén)上的把手直接由機(jī)器人控制，安全門(mén)的開(kāi)關(guān)都是用來(lái)進(jìn)行管理的。并且內(nèi)部的傳動(dòng)操作也是需要進(jìn)行氣控，所以在整個(gè)機(jī)器中專門(mén)設(shè)置了3個(gè)氣體回路，也就是借助氣缸驅(qū)動(dòng)進(jìn)行操控。這三個(gè)分別對(duì)應(yīng)的是滑軌、爪以及機(jī)床卡盤(pán)的三個(gè)氣缸。并且在運(yùn)行過(guò)程中是進(jìn)行聯(lián)動(dòng)操作。實(shí)際的加工工作非常繁雜，壓力較大，因此在長(zhǎng)期重復(fù)的高壓下進(jìn)行加工制造，難免會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。而這種機(jī)器人和CNC機(jī)床的聯(lián)合使用能夠很好地保障產(chǎn)品質(zhì)量。這種多軸加工操作主要是針對(duì)機(jī)床的動(dòng)能，它可以同時(shí)控制四個(gè)或更多坐標(biāo)軸。此外，借助開(kāi)關(guān)、傳感器等進(jìn)行綜合控制同樣可以來(lái)保證高效率高品質(zhì)的產(chǎn)品加工?？梢哉f(shuō)通過(guò)這種加工方式在提高生產(chǎn)效率緩解工作壓力的同時(shí)又很好地保障了產(chǎn)品的質(zhì)量。并且在美學(xué)和上光度也得到了改善，可以最大程度地滿足不同的生產(chǎn)要求。

3.2 機(jī)器人旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)

（1）腰部旋轉(zhuǎn)。在這一環(huán)節(jié)的旋轉(zhuǎn)中主要有兩種方式，都是在基座上部安裝電動(dòng)機(jī)，只是在旋轉(zhuǎn)方式上存在差異，一種是通過(guò)聯(lián)軸器和齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，另一種是通過(guò)諧波減速器之間促進(jìn)旋轉(zhuǎn)，其是直接作用在基座上旋轉(zhuǎn)。在對(duì)以上不同的旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行討論之后，最終確定了第二種方式，因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)難度較低，易于操作管理，在一定程度上也可以提高機(jī)器人的控制精度。

（2）手臂旋轉(zhuǎn)。工業(yè)機(jī)器人的手臂由兩部分組成：大手臂和前臂。手臂有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)選項(xiàng)。第一種方案是使用諧波減速器直接連接電動(dòng)機(jī)和手臂，以驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂和前臂旋轉(zhuǎn)。第二種方案是使用電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)諧波減速器旋轉(zhuǎn)。在減速器的減速作用下，機(jī)器人的前臂驅(qū)動(dòng)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成動(dòng)臂的旋轉(zhuǎn)。相比較而言這種方案本身的穩(wěn)定性更高。通過(guò)這種四連桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠有效地降低整體的重量，進(jìn)而提高穩(wěn)定性，可以滿足較大的工作空間需求。

（3）手腕間距。在該環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)中主要有三種選擇。首先是通過(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)。另一種是將電動(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)。第三種解決方案是，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)器人在數(shù)控多軸加工中的應(yīng)用

機(jī)器人的應(yīng)用操作第一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是將整體的加工精確度得到保障。通過(guò)同一個(gè)坐標(biāo)軸來(lái)對(duì)不同的環(huán)節(jié)進(jìn)行集中控制管理，在操作一次之后就可以有效保障穩(wěn)定加工，而且可以提高精度。其次，它可以減少固定裝置的數(shù)量和占地面積。但是在具體的操作過(guò)程中依然有各種不足。最常見(jiàn)的就是葉輪之間的碰撞影響，以及機(jī)器臂較短。通過(guò)常見(jiàn)的加工操作，應(yīng)該知道機(jī)器人手臂的角度是從0°到360°，這意味著可以將具體的數(shù)值進(jìn)行調(diào)整控制。當(dāng)機(jī)器臂較短時(shí)，需要對(duì)角度進(jìn)行分析調(diào)整，然后是相應(yīng)高度的調(diào)整。而這種調(diào)整并不是隨意的，需要按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)需求進(jìn)行操作。不能隨意開(kāi)機(jī)關(guān)機(jī)機(jī)器。工業(yè)機(jī)器人可以按照指定操作通過(guò)設(shè)置以后替代人工操作，其本質(zhì)上是已經(jīng)在工業(yè)上使用的機(jī)器人，并且具有以下特征。首先，對(duì)工業(yè)機(jī)器人可以設(shè)置程序。結(jié)合實(shí)際加工需求來(lái)進(jìn)行程序更改或調(diào)整。工業(yè)機(jī)器人可以充分發(fā)揮其多樣性，高效率和小批量等優(yōu)點(diǎn)，并成為整個(gè)制造環(huán)節(jié)中最關(guān)鍵的部分。另一種是適應(yīng)性，其主要是結(jié)合實(shí)際需求更換一些機(jī)械零件，以適應(yīng)許多不同類型的工作需求。工業(yè)機(jī)器人智能化后，將配備類似于人體許多生物傳感器的聽(tīng)覺(jué)傳感器，視覺(jué)傳感器，負(fù)載傳感器和接觸傳感器。

5 工業(yè)機(jī)器人下數(shù)控加工應(yīng)用的發(fā)展策略

（1）注重專業(yè)人員的培養(yǎng)，提供更多優(yōu)質(zhì)的人才，為國(guó)內(nèi)整體工業(yè)科技水平的發(fā)展提供人才支持。這種機(jī)器人在工業(yè)中應(yīng)用需要非常專業(yè)的技術(shù)操作，非常復(fù)雜，難度較高，因此需要專業(yè)的高技術(shù)人才進(jìn)行管理。而這種工業(yè)機(jī)器人也在不斷的升級(jí)優(yōu)化。所以相關(guān)操作人員必須具備極高的專業(yè)能力，不僅可以保障當(dāng)前工作的順利完成，同時(shí)可以緊跟未來(lái)技術(shù)的不斷升級(jí)發(fā)展。所以這種高技術(shù)人才的培養(yǎng)是十分重要的，需要注重人才素質(zhì)管理水平。

（2）加大科技投入，通過(guò)科技創(chuàng)新促進(jìn)整體工業(yè)技術(shù)的提升發(fā)展?？萍荚谡麄€(gè)工業(yè)生產(chǎn)中起到至關(guān)重要的作用，因此在引進(jìn)機(jī)器人數(shù)控技術(shù)之后更應(yīng)該注重這種科技水平的發(fā)展和提升。對(duì)于企業(yè)自身而言需要設(shè)立專門(mén)的科技部門(mén)進(jìn)行技術(shù)的研發(fā)升級(jí)，并引進(jìn)高技術(shù)人才來(lái)不斷提升自身的科技能力，推動(dòng)整體工業(yè)技術(shù)的發(fā)展。其次，企業(yè)要加強(qiáng)與發(fā)達(dá)國(guó)家的合作，派遣人員出國(guó)留學(xué)。因此需要國(guó)家層面給予一定的支持和幫助。

（3）從政策層面提供扶持，優(yōu)化發(fā)展。外部政策環(huán)境同樣對(duì)機(jī)器數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起到影響。工業(yè)的發(fā)展除了本身技術(shù)的支持以外還需要相關(guān)政策制度的幫助，才能在提升內(nèi)部技術(shù)的同時(shí)推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。所以國(guó)家應(yīng)更加注重政策傾斜，重視技術(shù)的升級(jí)發(fā)展，為工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造良好的條件，并且優(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。

結(jié)語(yǔ)：通過(guò)全文研究分析能夠發(fā)現(xiàn)針對(duì)機(jī)器人數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展和推廣，需要注重高技術(shù)人才的培養(yǎng)，從而推動(dòng)整體工業(yè)技術(shù)的發(fā)展。國(guó)家政府需要更多的實(shí)施科技投入。通過(guò)科技創(chuàng)新，促進(jìn)這種加工技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，給予足夠的支持，提供充足的資金，創(chuàng)造良好的發(fā)展環(huán)境，實(shí)施扶持性政策。除此之外，本文以針對(duì)車床進(jìn)行重點(diǎn)分析之后，引出了機(jī)器人在實(shí)際加工過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)和作用。將兩種加工技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，能夠調(diào)整原有的加工方式，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少加工實(shí)際，緩解工作壓力，為企業(yè)提供更多優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的同時(shí)創(chuàng)造更高的收益。