工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床融合應(yīng)用 2020-01-08
隨著裝備制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，市場需求和技術(shù)進(jìn)步的雙重作用下，近年來，工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的集成應(yīng)用發(fā)展很快，應(yīng)用形式不斷擴(kuò)大，為當(dāng)前機(jī)床智能化趨勢帶來新的驅(qū)動力，對我國機(jī)床行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級將起到良好的作用。
針對機(jī)器人開發(fā)和機(jī)床集成應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀，相關(guān)企業(yè)應(yīng)建立有效的組織聯(lián)系機(jī)制，加強(qiáng)溝通與合作，兩個(gè)行業(yè)的集成開發(fā)應(yīng)建立什么樣的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以便充分實(shí)現(xiàn)資源共享和優(yōu)勢互補(bǔ)，形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展合力！
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正迎來發(fā)展機(jī)遇的黃金時(shí)期。如何促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)與機(jī)床產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的相互融合，已成為現(xiàn)代裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的重要課題。
在機(jī)床制造過程中，很多崗位主要依靠工人的體力和技能，生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，缺乏熟練工人，很難保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性，促使機(jī)床行業(yè)采用越來越多的工業(yè)機(jī)器人和智能制造技術(shù)來改造傳統(tǒng)工藝。過去，昂貴的進(jìn)口機(jī)器人和生產(chǎn)線主要用于汽車等少數(shù)行業(yè)，但在機(jī)床等裝備制造業(yè)的應(yīng)用比例相對較低，極大地制約了國內(nèi)機(jī)床行業(yè)自動化程度的提高。
兩大產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
經(jīng)過“十一五”和“十二五”規(guī)劃，我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展已進(jìn)入中規(guī)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(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制大腦，國內(nèi)廠家已經(jīng)掌握了五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、小線插補(bǔ)、動態(tài)誤差補(bǔ)償和控制技術(shù)，開發(fā)了高性能、高功率伺服驅(qū)動裝置，自主研發(fā)推動技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步，已經(jīng)萌生了工業(yè)機(jī)器人的雛形，工業(yè)發(fā)展源遠(yuǎn)流長。
目前，數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)、機(jī)床企業(yè)、自動化應(yīng)用集成商，甚至房地產(chǎn)資本投資者都在嘗試進(jìn)入機(jī)器人領(lǐng)域，掀起了機(jī)器人行業(yè)的投資熱潮。令人擔(dān)憂的是，過度的政策引導(dǎo)將導(dǎo)致“圈地優(yōu)待”，產(chǎn)業(yè)過度投資將導(dǎo)致產(chǎn)能過剩，缺乏創(chuàng)新驅(qū)動的低端同質(zhì)競爭將導(dǎo)致機(jī)器人產(chǎn)業(yè)無序發(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(jī)器人？
如何提高機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的整體質(zhì)量？一般來說，隨著數(shù)控系統(tǒng)的建立，控制系統(tǒng)、伺服電機(jī)、伺服控制系統(tǒng)都可以大規(guī)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(nèi)多家數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)已進(jìn)入工業(yè)機(jī)器人行業(yè)，在廣州首家數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)，自2006年規(guī)劃發(fā)展工業(yè)機(jī)器人行業(yè)以來，已經(jīng)走過了8個(gè)年頭。在積累了控制器、伺服驅(qū)動、伺服電機(jī)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，完成了3~200kg系列工業(yè)機(jī)器人的全自主開發(fā)，產(chǎn)品功能包括搬運(yùn)、上下機(jī)、焊接、碼垛、涂膠、拋光、切割、噴涂、分選、組裝等。
隨著勞動力成本上升、技術(shù)人員短缺、高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)保、高強(qiáng)度工作等問題的凸顯，工業(yè)機(jī)器人參與生產(chǎn)制造得到了廣泛的認(rèn)可和不斷的應(yīng)用，成為社會關(guān)注的焦點(diǎn)。政府以此為契機(jī)，推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，企業(yè)以此進(jìn)行技術(shù)改造，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，提高經(jīng)營效率。但我國機(jī)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(jī)器人產(chǎn)業(yè)將采取何種模式？作者認(rèn)為，現(xiàn)階段更需要機(jī)器人整機(jī)企業(yè)、機(jī)器人關(guān)鍵零部件供應(yīng)商和機(jī)器人集成產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。
機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的集成
在數(shù)控機(jī)床加工應(yīng)用領(lǐng)域，本地機(jī)床上下料機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的集成一直處于發(fā)展的前沿。從工業(yè)應(yīng)用水平看，也發(fā)生了很大變化：
?。?）工作島：單對單電機(jī)加，單對多在線處理。
?。?）柔性制造系統(tǒng)（FMS）：基于網(wǎng)絡(luò)控制的柔性機(jī)械布線，應(yīng)用PLC控制平臺，通過工業(yè)以太網(wǎng)總線連接多個(gè)機(jī)器人、多臺數(shù)控機(jī)床及其輔助設(shè)備，并根據(jù)節(jié)拍進(jìn)行有序的自動生產(chǎn)。
（3）數(shù)字化車間：利用數(shù)字化輔助生產(chǎn)工具、物流技術(shù)和傳感器技術(shù)、生產(chǎn)過程監(jiān)控、故障在線實(shí)時(shí)反饋、數(shù)據(jù)管理處理技術(shù)、刀具信息管理、設(shè)備維護(hù)、數(shù)據(jù)管理、產(chǎn)品信息、記錄等功能，滿足無人化加工的需求，加工系統(tǒng)的生產(chǎn)計(jì)劃與作業(yè)協(xié)調(diào)集成優(yōu)化作業(yè)。
（4）智能工廠：借助智能化車間布局和ERP信息管理系統(tǒng)，最大限度地創(chuàng)新傳統(tǒng)生產(chǎn)模式。信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫可以通過網(wǎng)關(guān)與外部各種信息系統(tǒng)接口，將車間與erp系統(tǒng)連接起來，查詢車間的生產(chǎn)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)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(bào)告設(shè)備故障、生產(chǎn)進(jìn)度等信息。
工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床集成化發(fā)展途徑
1.加工制造方面
機(jī)器人參與機(jī)床結(jié)構(gòu)件的加工制造實(shí)現(xiàn)自動化，專用機(jī)床為機(jī)器人提供專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(zhàn)略合作，機(jī)器人企業(yè)可以借助機(jī)床制造商的制造和技術(shù)能力實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：
?。?）對于機(jī)器人本體鑄造和減速器結(jié)構(gòu)件，共同研究批量精密制造技術(shù)的形成，提高機(jī)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(xiàn)高效、穩(wěn)定、精確的節(jié)拍生產(chǎn)。
?。?）對于機(jī)器人工裝夾具與加工生產(chǎn)線的集成能力，借助各大機(jī)床廠的大量終端客戶渠道資源，委托機(jī)器人進(jìn)行推廣應(yīng)用。
（3）機(jī)床的研發(fā)、生產(chǎn)材料及零部件的波動處理、單刀鏟削、倒角、拋光磨削、焊接、噴涂（粉末）等自動化、柔性化生產(chǎn)，迫切需要工業(yè)機(jī)器人、機(jī)床企業(yè)和工業(yè)機(jī)器人聯(lián)合開發(fā)；實(shí)現(xiàn)了機(jī)床零件的自動化加工，機(jī)床制造技術(shù)水平。
?。?）工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體的關(guān)鍵部件，如轉(zhuǎn)盤、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(shè)備、夾具、測量儀器等也有較高要求。機(jī)器人減速器的擺線齒殼、行星針輪、偏心軸、行星架等關(guān)鍵零件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和加工，在國內(nèi)的加工設(shè)備、裝配工藝和精度檢測等方面還很難實(shí)現(xiàn)。但在利用國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床完成相關(guān)加工的基礎(chǔ)上，有利于提高我國高端精密機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)加工水平，促進(jìn)國產(chǎn)數(shù)控設(shè)備和國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用和發(fā)展。
2.在集成應(yīng)用方面
機(jī)床送料和卸料機(jī)器人實(shí)現(xiàn)機(jī)械柔性生產(chǎn)線將是一種方便有效的推廣方式。擁有約200萬國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床、機(jī)床企業(yè)首先應(yīng)用的上料柔性加工機(jī)床生產(chǎn)線，將有很大的市場需求，也有助于推動機(jī)床制造業(yè)的發(fā)展趨勢，如自動化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)方式，其中可以實(shí)現(xiàn)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(shè)備整體水平的提升。例如，廣州數(shù)控與大連機(jī)床、寶雞機(jī)床等機(jī)床制造企業(yè)形成戰(zhàn)略合作關(guān)系，共同研發(fā)機(jī)器人專用機(jī)床、加工技術(shù)應(yīng)用等項(xiàng)目。以及機(jī)器人機(jī)結(jié)合自動柔性生產(chǎn)的應(yīng)用，促進(jìn)了雙方在各自工業(yè)應(yīng)用中的相互融合。
國內(nèi)機(jī)器人和機(jī)床行業(yè)與國際先進(jìn)水平存在差距。特別是工業(yè)機(jī)器人作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，無論是制造技術(shù)水平、控制系統(tǒng)還是綜合應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，都比國內(nèi)機(jī)床行業(yè)起步晚。無論是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的成熟程度，還是專業(yè)人才的水平，都制約著當(dāng)前的發(fā)展速度，需要在探索中尋求進(jìn)步。但我們認(rèn)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。
來源：中國工控網(wǎng)