广东金玻智能装备有限公司 广东佛山 528322
摘要：针对传统机械加工中存在的人工成本高，效率低下，且工件的质量和精度不能完全达标的情况，提出了一种采用工业机器人和数控加工设备相结合的加工方法。首先介绍了工业机器人的发展以及我国工业机器人发展、使用现状，从操作者的培养、加工的周期、经济利润等角度分析了原始机械加工的不足。工业机器人的控制精度、控制速度的不断提升，代替人来完成工件的上、下料以及广泛的机械加工，提高了劳动效率，从而提高了劳动生产率。最后以具体的实例来演示工业机器人的具体应用，证实了工业机器人在机械加工中的诸多优点，有望进一步推广。
关键词：智能机器人；数控技术；机械制造
中图分类号：TP242 文献标识码：A
1 引言
随着机械制造行业用工成本的增加，特别是中国人口红利的逐渐下降，九零后新一代职场主力对机械制造行业的逃离，“工人短缺”、“招工难”等词语在机械制造行业出现的越来越频繁。一边是制造加工成本尤其是用工成本的增加，一边是产品更高的质量要求以及利润的不断压缩，如何在当今社会经济发展中生存与发展，成为整个机械制造行业均需面对的问题。在我们国家的发展中，工业尤其是机械制造行业发挥着不可替代的作用。随着工业机器人的进一步发展及应用的普及，为机械制造行业的发展及升级转型带来了突破口。如何解决工业机器人大规模融入到我们的机械制造生产中遇到的难题，本文将根据对企业的实地调研结果展开分析。
2 机器人在机械加工中有效应用
2.1 动态性能参数
工业机器人在实际应用中会受到机械结构的影响，包括惯性矩、刚度、阻尼比、固有频率等。在设计机器人结构时应注意减小转动惯量，提高刚度性能指标，否则机器人的位姿精度和系统的固有频率将有所下降，导致系统的动态性能变差。对于比较复杂的装配工作，可适当增加机器人臂杆的灵敏度和调节刚度系数，设计以实际的零部件加工装配环境为依据优化机器人的动态性能参数，设计机器人的合理结构。
2.2 离线编程
机器人属于可编程机械装置，系统的执行灵敏度和智能化主要是取决于机器人编程能力。在机械加工过程中，应用范围不断扩大，工作复杂程度也逐渐增大，能够直接替代数控机床加工复杂曲面等等。其中，示教变成流程太过繁杂，效率也比较低，根本无法完成复杂路径合理规划，但是离线编程不需要基于机器人自身及控制系统参与其中，可以对不同工件加工信息编程外部程序。而计算机相关软件，使得机器人的图像处理能力和计算能力编程不断优化。
2.3 轨迹规划
在机械加工时，机器人需要进行多元化运动轨迹，以此确保与生产流程相符。机器人生成运动轨迹与零部件的加工精确度与形状等等密切相关，为获得良好加工效率与质量，必须深度探索机器人的轨迹规划。轨迹规划的精度反映机器人在同一方向多次随指令运动的接近程度。计算分析轨迹过程，依赖精密装置的合理控制，机器人的实际轨迹精度得到有效提高。
2.4 加工精度与误差补偿
所谓加工精度不只是进行机械加工系统性能衡量的标准，还是工件加工质量的主要影响因素。而有效提升机器人机械加工精确度，与整个机器人加工系统应用密切相关。加工精确度改善与误差补偿机制能够显著提升加工效率与质量，大大降低产品开发生产周期与成本，进而提高机械加工技术水平。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3 智能机器人数控技术在机械制造中的应用
3.1 机器人机械系统并行设计模式分析
在机器人机械系统的设计过程中，其并行设计模式的构成主要包括具体方案设计，领域内相关技术分析，实行综合评价，还包括机械系统具体设计等有关部分。由此可知，方案设计以及领域技术分析所对应的就是普通设计中的概念设计，而综合评价以及系统具体设计所对应的内容就是普通设计中具体设计。在机器人实际设计过程中，其运动方案设计及传动方案设计会涉及到很多方面内容，包括机器人机构、误差检测辨识以及轨迹规划等相关技术，还包括软硬件补偿技术、振动与防治，还有动力学参数辨识及关节柔性等有关方面内容，因而需要传动系统、机构运动以及控制系统，还包括电子系统及制造工艺与装配等有关各个方面技术作为支持，另外，机器人运动及传动形式对于支持技术系统有关方法及方式也具有决定性作用。因此，运动方案设计与传动装置方案设计，还有支撑系统分析设计，彼此之间存在并行设计协作关系，从而使其它机械系统方案和其它相关系统方案之间能够实现协调，使设计能够更加有效可靠，并且更加便捷。对于系统综合，其主要就是在整体上协调机械系统内各个组成，并且评价设计方案。在这一设计过程中，需要注意避免不同支撑技术方案之间出现冲突，通过对各种支撑技术方案进行引导与处理，使其其完善与统一，并且组织设计方案，具体进行实施。
3.2 气动控制回路
气动系统包含空压机、后冷却器、气罐、三联件、主路过滤器、控制阀、调速阀和执行件等，其中空压机、储气罐、冷却器等为气源处理装置，要求压力一般控制在0.65~0.8MPa。在系统中，机器人的抓手模块为内部楔形结构的SMC三爪气动手指，该气缸是工业领域内最常用的气动夹爪，具有生产效率高和工作可靠等特点。SMC三爪气动手指气缸换向阀选用三位五通电磁阀，气缸中限位开关选择磁性开关，用来控制和检测极限位置，利用反馈系统信息调整气缸的伸缩量。在气体经过气源处理装置处理后，流经气动三联组件，进入气动软管中，此时利用西门子S7-200控制气动部分的电磁换向阀，从而进行气缸运动控制。在进气口的位置安装单向节流阀，主要作用是对气缸行进速度进行控制，并且节流阀能够让系统保持稳定工作，防止在启动时活塞突然快进导致的撞击事故。
3.3 人机界面GOT
人机界面GOT即触摸屏，是作为PLC控制系统的图形操作终端。人机界面在工作时必须与控制器进行联机操作的通讯协议，该通讯协议能够使PLC进行正确的识别并执行命令解释。使用时，计算机的组态软件对 S7-200 内部元器件的连接地址进行组态，以USB232 串口线下载到触摸屏上，从而实现了人机界面和PLC之间的信号连接动作。
3.4 机器人与焊接
机器人与焊接是指基于机器人个体实现焊接工作自动化管理来说，综合考虑机器人自身动作对焊接整体流程的控制。从机器人个体角度来说其属于机器人系统中的执行者，控制柜则是控制机器人整体系统的中枢神经，示教器则是机器人控制系统与操作人员之间互相交流纽带，机器人的承重设备是固定其稳定工作的载体。焊接电源作为焊接工作的能量来源，焊枪则是能量输出的通道，焊丝盘架则是为焊接提供使用材料。
4 结束语
在机器人机械系统的实际设计过程中，并行设计模式属于比较有效的一种模式，并且也是比较理想的一种模式，通过并行设计模式的应用，可使机械系统设计更加具有科学性及合理性。所以，相关设计人员需要合理应用并行设计模式实现机械系统的科学合理设计，从而保证机器人整体设计能够取得更加满意的效果。
参考文献
[1] 杜延杰，张朝君，周楠.浅谈智能机器人数控技术在机械制造中的应用[J].山东工业技术，2018（16）：121.
[2] 魏大巍.智能机器人数控技术在机械制造中的应用探讨[J].时代农机，2018，45（06）：198.
[3] 周鲁佳.智能机器人数控技术在机械制造中的应用[J].时代农机，2018，45（06）：234.
[4] 蒲文旭.智能机器人数控技术在医疗设备制造中的应用[J].数字技术与应用，2018，36（06）：7-8.
论文作者:郑石二
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/10/9
标签：机器人论文; 系统论文; 机械制造论文; 加工论文; 机械加工论文; 工业论文; 机械论文; 《建筑学研究前沿》2019年13期论文;