工业机器人和数控机床行业是怎样配合发展的，看完终于解开了迷底

近年来，机床行业市场规模全体萎缩、产能过剩等成绩日益凸显，机床工具产业正面临和经受调整转型的严峻考验。自2011年起，机床企业的净利润纷纷末尾下滑，直到2017年机床全行业盈余企业占比仍达33.8%，当前中国机床行业下游成本加大、下游产品价格同步提升，使企业处于微利或盈余形状，而企业顺应市场中高端需求的才能也不足。

与此同时，随着休息力成本的上升以及企业智能化的转型，机器人市场却备受追捧。

图1 2012-2020年全球工业机器人销售额及增长率

除传统的焊接运用外，机器人在机床上下料、物料搬运码垛、打磨、喷涂、拆卸等范畴也得到了广泛运用。金属成形机床是机床工具的重要组成部分，成形加工通常与高休息强度、噪声污染、金属粉尘等名词联络在一同，高温高湿甚至有污染的作业环境使得这个岗位招人困难。工业机器人与成形机床集成，不只可以处理企业用人成绩，同时也能提高加工效率和安全性、提升加工精度，目前已成为大的发展趋向。

那工业机器人和数控机床是怎样配合工作的？又是需求哪些公用夹具是分别运用到机械手和数控机床上的？这里以FANUC机器人为例。

图2

1、电机外壳加工消费线上的配合运用

FANUC机器人在电机外壳加工消费线上的运用过程，采用机器人自动上下料技术及应用iRVision视觉系统，合理地规划机器人运动轨迹，把工业机器人搬运技术及数控机床加工技术无机地组合起来，完成自动装卸工件、自动码放加工成品，完成产品的高精度、高效率和低成本加工。

自动加工消费线配置了两台FANUC Robot M－20iA搬运系统机器人，其中一台机器人作为行走机器人R1，运用FANUC伺服电动机αiF12／3000控制，经过精细减速机、齿轮及齿条停止传动，反复精度高，可以轻松顺应机床在导轨两侧布置的方案。

次要用于毛坯工件的抓取、机床上料、加工工序间工件抓取以及加工成品卸除并运送到传输带上。

另一台固定机器人R2结合FANUC独有的智能机器人技术（iRVision视觉功能），用于下料，在料筐里码放加工成品。

FANUC Robot M－20iA机器人各环节每一个结合处为一个关节点或坐标系，其外形及各关节地位如下图所示。

2、自动加工线设备布置

电机外壳自动加工消费线由上料保送带和下料保送带（分别配置iRVision视觉系统）、行走机器人R1（导轨式）、固定机器人R2、两台VM850立式加工中心、一台CLX360数控车床、成品料筐和系统控制柜等组成，各设备布置如下图所示。

图3

3、数控加工工艺

工件为电机外壳， 如下图所示， 为大批量消费， 材料是ADC12铝合金。加工内容包含端面铣削钻孔、攻螺纹和内孔车削等内容。

图4

零件加工工序内容分配如下：

（1）VM850立式加工中心1停止M4螺纹底孔钻孔、M4螺纹攻螺纹及铣削外圆凸台工序加工，如下图所示。

图5

（2）VM850加工中心2停止钻6个φ 5.5mm的通孔、孔口倒角工序加工，如下图所示。

图6

（3）CLX360数控车床停止内孔及台阶孔、孔口倒角工序加工，如下图所示。

图7

此外， 还需求设计公用夹具， 加工中心夹具采用内夹方式，数控车床采用外夹方式。

4、机器人自动上下料动作设计

根据工件的外形特点设计机器人气动手爪部件，包含气动、传感器及机械部件等。工件加工工艺流程如下：

①毛坯工件摆放在上料传送带上。

②行走机器人R1复合手爪抓取毛坯工件，行走到加工中心地位，将工件安装到加工中心的公用夹具上，如下图所示。

图8

③待加工中心1加工完成后，行走机器人R1复合手爪取下工件，行走到加工中心2地位，将工件安装到加工中心2的公用夹具上，如下图所示。

图9

④待加工中心2加工完成后，行走机器人R1取下工件到数控车床地位，将工件安装到公用夹具上，如图9所示。待工件加工完成后取下工件，机器人行走到工件翻转台地位，停止工件翻转、交换，如下图所示。

图10

⑤工件在翻转台停止交换后，机器人R1把加工成品放置在下料传送带上，如图11所示，由机器人R2停止工件下料、自动码放在成品料筐中，如下图所示。

图11

至此， 结束一个残缺的加工流程。各加工工序有相应的节拍，经过调整CNC加工程序以及机器人动作程序后，可完成数控机床加工与机器人上下料的完美组合。

5、公用夹具设计

根据三台数控机床各自的加工工序义务，设计三套组合气动夹具，引见如下。

（1）立式加工中心1公用夹具：立式加工中心1停止钻孔、攻，如下图所示。

图12

（2）立式加工中心2 公用夹具：立式加工中心2停止钻6个φ 5.5mm的通孔、孔口倒角工序加工，设计以气动三爪自定心卡盘夹紧工件，以两个弹性V形块定向的夹具，如下图所示。

图13

1．启动卡盘 2．支承块 3．弹性V形块 4．特制卡爪

（3）数控车床公用夹具：数控车床停止内孔及台阶孔、孔口倒角工序加工，设计以一面两销定位工件、以气动旋转夹紧器夹紧方式的夹具。

6、机器人、P LC与数控机床的接口

为保证机器人与数控机床的安全配合，要建立机器人、PLC以及数控机床之间安全牢靠的通讯衔接。

在硬件方面，经过屏蔽电缆将三者之间相应的输入与输入点停止衔接。软件方面，经过机器人公用软件、PLC接口，采集机床和机器人当前形状，编写相应的符合上下料逻辑的控制程序，最终达到数控机床与机器人的有效通讯。

重点需求处置紧急中止信号、数控机床预备完成信号、机器人手爪气动信号、数控机床夹具松夹信号以及安全门信号等，数控机床形状监控画面如下图所示。

图14

不只是消费活动中，工业机器人代替人工在机床上停止两个行业范畴也在用各自的优势互补。此外，中国机器人市场将来可预期的疾速增长或也是上述机床行业纷纷涉足的关键缘由之一。

机床是消费机器零部件的机器，简单地说就是消费机器的机器。数控机床是机床的数字化和智能化，次要经过数控安装发出信号，控制机床按图纸的要求，根据外形和尺寸，自动地将零件加工消费。数控机床较好地处理了复杂、精细、小批量、多种类的零件加工成绩。说白了，就是机械零部件的消费从手工化，到机械化，再到数字化的运用过程。

而机器人是高精尖的高科技产品，核心或者关键零部件有丝毫的误差都会影响机器人的运动和操作精度。很多核心零部件比如伺服电机、驱动器、控制器、减速器等都需求准确度高的机床来消费，包括转盘、大臂、小臂、箱体、腕体等关键零部件也是靠机床完成得，即便人工和机械能消费出来，也很难确保产品的准确度。所以，只要确保关键技术和零部件的准确度，机器人运用和推行才有技术和质量基础。

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