工業機器人和數控機床融合工作原理

xinjiyuan丶

我們常說團結就是力量，只有相互配合，才能把工作做得更加完美。這不僅僅適用于人類。

工業機器人和數控機床也是一樣的，也是需要相互配合才能做好工作，提高工廠的生產效率。

所以今天要學習的是工業機器人和數控機床是怎么配合工作的？以FANUC機器人為例。

FANUC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iRVision視覺系統，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。

1、FANUC機器人

自動加工生產線配置了兩臺FANUC Robot M－20iA搬運系統機器人，其中一臺機器人作為行走機器人R1，使用FANUC伺服電動機αiF12／3000控制，通過精密減速機、齒輪及齒條進行傳動，重復精度高，可以輕松適應機床在導軌兩側布置的方案。

主要用于毛坯工件的抓取、機床上料、加工工序間工件抓取以及加工成品卸除并運送到傳輸帶上。

另一臺固定機器人R2結合FANUC獨有的智能機器人技術（iRVision視覺功能），用于下料，在料筐里碼放加工成品。

FANUC Robot M－20iA機器人各環節每一個結合處為一個關節點或坐標系，其外形及各關節位置如下圖所示。

) [9 {8 O, k& _) a

2、自動加工線設備布置

電機外殼自動加工生產線由上料輸送帶和下料輸送帶（分別配置iRVision視覺系統）、行走機器人R1（導軌式）、固定機器人R2、兩臺VM850立式加工中心、一臺CLX360數控車床、成品料筐和系統控制柜等組成，各設備布置如下圖所示。

% F/ S* w, A" {7 E" ^/ m
& i+ f5 i; r7 Q# R

3、 數控加工工藝

工件為電機外殼， 如下圖所示， 為大批量生產， 材料是ADC12鋁合金。加工內容包含端面銑削鉆孔、攻螺紋和內孔車削等內容。

零件加工工序內容分配如下：

（1）VM850立式加工中心1進行M4螺紋底孔鉆孔、M4螺紋攻螺紋及銑削外圓凸臺工序加工，如下圖所示。

6 S; K2 G+ N" b9 J3 r3 |4 G

（2）VM850加工中心2進行鉆6個φ 5．5mm的通孔、孔口倒角工序加工，如下圖所示。

' G% C$ ^% P8 U* N) ]: l+ |

（3）CLX360數控車床進行內孔及臺階孔、孔口倒角工序加工，如下圖所示。

3 n1 ]  s  Q/ j, ~
# t. C6 t1 Q" I5 ^

此外， 還需要設計專用夾具， 加工中心夾具采用內夾方式，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送帶上。

②行走機器人R1復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用夾具上，如下圖所示。

" @# |( w8 k& }# u) T8 {* S' Z
4 G: q) [4 l' H$ p% R* q! J

③待加工中心1加工完成后，行走機器人R1復合手爪取下工件，行走到加工中心2位置，將工件安裝到加工中心2的專用夾具上，如下圖所示。

8 z4 D+ d! j0 X
, R3 O$ M& m4 }$ B& Y3 I0 H$ ^' p

④待加工中心2加工完成后，行走機器人R1取下工件到數控車床位置，將工件安裝到專用夾具上，如圖9所示。待工件加工完成后取下工件，機器人行走到工件翻轉臺位置，進行工件翻轉、交換，如下圖所示。

3 a# `1 e  m- l0 G

⑤工件在翻轉臺進行交換后，機器人R1把加工成品放置在下料傳送帶上，如圖11所示，由機器人R2進行工件下料、自動碼放在成品料筐中，如下圖所示。

) R. n- h$ J" f$ S9 F# J  i1 T9 A  A

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

5、 專用夾具設計

依據三臺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專用夾具：立式加工中心1進行鉆孔、攻，如下圖所示。

/ |* @& f' I/ Z  z" ]/ ]* }
2 N+ V2 n7 p) E, ]7 y3 @

（2） 立式加工中心2 專用夾具：立式加工中心2進行鉆6個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，以兩個彈性V形塊定向的夾具，如下圖所示。

1．啟動卡盤 2．支承塊 3．彈性V形塊 4．特制卡爪

（3）數控車床專用夾具：數控車床進行內孔及臺階孔、孔口倒角工序加工，設計以一面兩銷定位工件、以氣動旋轉夾緊器夾緊方式的夾具。

6 、機器人、P LC與數控機床的接口

為保證機器人與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。

在硬件方面，通過屏蔽電纜將三者之間相應的輸入與輸出點進行連接。軟件方面，通過機器人專用軟件、PLC接口，采集機床和機器人當前狀態，編寫相應的符合上下料邏輯的控制程序，最終達到數控機床與機器人的有效通信。

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、數控機床夾具松夾信號以及安全門信號等，數控機床狀態監控畫面如下圖所示。

4 y7 i/ X( q. S& p% K

7 {8 O2 d4 o% W8 @" g

隨著工業機器人的應用越來越廣泛，應用技術也越來越高，因此工業機器人自動上下料機構作為數控機床輔助部件，越來越受到機床制造商和用戶的重視。

通過機器人和數控機床的緊密配合，保證系統加工過程的緊密性，降低了工人的勞動強度，大大提高了工作效率，具有較好的應用價值。

本文來自國際金屬加工網

4 R# k. }* \; M, o, P$ a

xinjiyuan丶

歡迎朋友們交流討論

liangquan6

寫的詳細，學習了！