鄭東梅 王慶喜 延安

摘要：基于提升數(shù)控加工過程中切削效率與加工精度的目的，有必要對工業(yè)機(jī)器人在此領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行研究。對此，文章重點(diǎn)圍繞CSK機(jī)器人以及980T這兩大主體設(shè)備展開，引入實(shí)際加工案例，展開機(jī)器人上下料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，確定了合適的工作單元，對機(jī)器人的物料輸送軌跡做了進(jìn)一步的規(guī)劃。實(shí)際結(jié)果表明，機(jī)器人與數(shù)控車床之間能夠達(dá)到密切配合的狀態(tài)，在零件加工過程中可以提升自動化水平，對于小型柔性制造單元而言尤為適用。

關(guān)鍵詞：CSK機(jī)器人;上下料技術(shù);980T數(shù)控系統(tǒng)車床;軌跡規(guī)劃

中圖分類號：TG659文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）11-0190-03

在柔性制造系統(tǒng)中，基于機(jī)器人技術(shù)可以帶來優(yōu)良的加工效果，其中以機(jī)械手自動上下料裝置最為關(guān)鍵。在機(jī)床精度持續(xù)提升的背景下，機(jī)床加工過程中所使用到的自動上下料技術(shù)也將得到進(jìn)一步深化。有必要加大對機(jī)械手上下料系統(tǒng)的研究工作，確定合適的控制時(shí)序，編制出科學(xué)的控制程度，優(yōu)化末端手抓機(jī)構(gòu)，以便增強(qiáng)數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人的通訊效率，達(dá)到加工一體化的效果，以高精度的方式做出上下料等各項(xiàng)動作。

1工業(yè)機(jī)器人研究背景分析

經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中必然伴隨著科技水平的提升，當(dāng)前的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品已經(jīng)被逐步提出，且被應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)過程中。以傳統(tǒng)技術(shù)為核心，在此基礎(chǔ)上融入新型的技術(shù)方案，所得到的工業(yè)機(jī)器人智能化水平高。就柔性制造系統(tǒng)領(lǐng)域而言，由于工業(yè)機(jī)器人中引入了上下料裝置，因此可以顯著提升制造效率。對此，若將其與數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)兼容在一起，在保障加工精度的同時(shí)有助于推動整個(gè)自動化加工事業(yè)的發(fā)展，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與工作效率均衡發(fā)展的效果。

2工業(yè)機(jī)器人之GSK機(jī)器人特征分析

我國在長期的努力下已經(jīng)自主研發(fā)出了GSK機(jī)器人，它是一種典型的關(guān)節(jié)臂式機(jī)器人，能夠?yàn)橛脩魟?chuàng)設(shè)高效的機(jī)器人控制平臺，可以滿足不同項(xiàng)目的應(yīng)用需求，達(dá)到控制系統(tǒng)與拓展功能協(xié)調(diào)運(yùn)行的效果。此外，科研人員還在GSK的基礎(chǔ)之上增設(shè)了一些高精度的元件，由此實(shí)現(xiàn)了對機(jī)器人的二次開發(fā)。此外，將半閉環(huán)式數(shù)控機(jī)床引入其中，與GSK機(jī)器人的良好融合能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對上下料運(yùn)行機(jī)制的優(yōu)化，在提升工藝流程完整度的同時(shí)還可以有助于推動工業(yè)的整體發(fā)展。

3GSK機(jī)器人和數(shù)控車床的工作單元

3.1GSK機(jī)器人功能

關(guān)于GSK機(jī)器人，它為用戶提供了一個(gè)具有高度開放性的控制平臺，若因?qū)嶋H需求變動還可以在此基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的拓展。面對不同的研究項(xiàng)目，可以在其中合理的增設(shè)視覺傳感器等各類型元件，或者是對末端工具做進(jìn)一步的優(yōu)化，保障了擴(kuò)展功能與機(jī)器人系統(tǒng)之間的良好兼容，達(dá)到對機(jī)器人高效的二次開發(fā)效果。

3.2980T數(shù)控系統(tǒng)車床

關(guān)于本文所探討的980T數(shù)控系統(tǒng)車床，它是一種極為典型的半閉環(huán)式數(shù)控車床，能夠?qū)崿F(xiàn)對各個(gè)回轉(zhuǎn)面的加工，可滿足自動或者是手動加工的需求。該設(shè)備提供了精簡的編程機(jī)制，所使用到的編程格式更為簡單，操作界面更加友好。因此，在980T數(shù)控系統(tǒng)車床的基礎(chǔ)上，以合理的方式引入GSK工業(yè)機(jī)器人這一設(shè)想具有可行性，二者的技術(shù)組合形式有助于推動自動加工業(yè)的發(fā)展。

4工業(yè)機(jī)器人上下料技術(shù)及數(shù)控車床加工技術(shù)組合應(yīng)用流程分析

4.1車削工藝

工業(yè)機(jī)器人上下料技術(shù)復(fù)雜度較高，其中以車削工藝最為關(guān)鍵，具體內(nèi)容如圖1所示。依據(jù)實(shí)際需求，需進(jìn)行大批量生產(chǎn)，所使用的材料為中碳鋼。加工是一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，它涉及到有內(nèi)外螺紋、外圓錐面等多個(gè)部分，在進(jìn)行數(shù)控車床加工過程中，應(yīng)進(jìn)行兩次裝夾操作。若引人工業(yè)機(jī)器人，基于與數(shù)控機(jī)床綜合的方式則可以達(dá)到自動上下料的效果，所帶來的加工功率更為良好。

在實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目中，元件的切削量相對較大，為了達(dá)到批量高效生產(chǎn)的目的，則需要做好對技術(shù)流程與工藝方法的管控工作，以便形成完善的技術(shù)運(yùn)行管理結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步增強(qiáng)參數(shù)的完整性。生產(chǎn)過程中，材料以中碳鋼為主，在此基礎(chǔ)上需確定出一個(gè)可行的流程。以切削工藝為例，應(yīng)對元件的內(nèi)螺紋進(jìn)行處理，在此基礎(chǔ)上基于外圓柱面等相關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)而展開進(jìn)一步的加工作業(yè)，整個(gè)流程都需要與技術(shù)需求相吻合，從而得到完善的車床管理框架。此外，將工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控車床融合在一起后，能夠推動切削工藝的正?；l(fā)展，創(chuàng)造出高品質(zhì)的產(chǎn)品。

4.2機(jī)器人拓展功能

4.2.1加工設(shè)備布置

設(shè)備布局可細(xì)分為兩種，其一為機(jī)器人與數(shù)控車床一對一的形式，其二則是機(jī)器人與數(shù)控車床一對二的形式。由于設(shè)備布局的緊湊性較為良好，此處選用到的則是第1種方案，關(guān)于具體布局情況如圖2所示。

4.2.2機(jī)器人末端工具設(shè)計(jì)

從工件的外形特點(diǎn)出發(fā)，展開機(jī)器人末端部件的設(shè)置工作，充分涉及到啟動、傳感器以及機(jī)械部件等。此類型夾具要求底板與機(jī)器人端部達(dá)到穩(wěn)定的連接狀態(tài)，兩個(gè)氣缸分別實(shí)現(xiàn)對手爪的控制，在氣缸上增設(shè)了一個(gè)傳感器裝置，以便實(shí)現(xiàn)對抓手狀態(tài)的檢測，看其是松開還是夾緊。在兩只手爪的輔助下，可以完成對毛坯、半成品以及最終成品的抓起操作，整個(gè)運(yùn)行過程中效率高，所需的時(shí)間較短，關(guān)于運(yùn)行過程中的氣動原理，如圖3所示。

4.3機(jī)器人通訊功能

在機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床這兩大主體設(shè)備間形成高效的通訊機(jī)制，保障整體管控結(jié)構(gòu)的時(shí)效性，營造出安全、精確的通訊環(huán)境，這樣的整體通訊模式還可以與工業(yè)發(fā)展需求達(dá)到相適應(yīng)的狀態(tài)。就當(dāng)前我國現(xiàn)狀而言，在機(jī)器人與數(shù)控車床之間設(shè)置溝通渠道時(shí)，通常采用的是I/0通訊模式。此時(shí)，一方面有助于提升整體系統(tǒng)的信息傳遞質(zhì)量，充分利用屏蔽信號電纜而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床之間的緊密連接，進(jìn)一步打造出一套完善的電纜處理機(jī)制，為PLC運(yùn)行創(chuàng)設(shè)良好的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對輸入、輸出信號的深度優(yōu)化，加之屏蔽電纜具有較強(qiáng)的擊穿屬性，因此信息通訊質(zhì)量得到了全部的保障。另一方面，在進(jìn)行軟件選取時(shí)，應(yīng)確保所使用的軟件滿足GSK機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)行需求，通過高效的信息采集與處理機(jī)制，可以做好兩大主體設(shè)備運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)采集工作，為控制程度的運(yùn)行創(chuàng)設(shè)穩(wěn)定的環(huán)境，提升兩者之間的協(xié)作效率，保障加工工作能夠以高效化的狀態(tài)開展下去。

4.4運(yùn)動軌跡設(shè)計(jì)

以數(shù)控車床加工技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步兼容工業(yè)機(jī)器人的上下料技術(shù)，這樣的方式可以豐富機(jī)器人通訊功能，除此之外還可以對整個(gè)運(yùn)行框架做進(jìn)一步的優(yōu)化，達(dá)到綜合分析與管控的效果，使得所得到的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)滿足實(shí)際運(yùn)行需求，無論是整體運(yùn)行軌跡還是項(xiàng)目發(fā)展訴求都能夠與工業(yè)參數(shù)達(dá)到相協(xié)調(diào)的狀態(tài)。為了達(dá)到上述目標(biāo)，就需要對做好軌跡設(shè)計(jì)工作，具體有：①對工件的實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上確定出合適的管理策略，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)機(jī)器人上下料技術(shù)與數(shù)控車床技術(shù)的綜合性管控，對運(yùn)行軌跡中的參數(shù)做進(jìn)一步的優(yōu)化。在進(jìn)行動態(tài)化運(yùn)動軌跡的優(yōu)化時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)綜合考慮到項(xiàng)目實(shí)際需求以及管理基準(zhǔn)兩方面內(nèi)容，所得到的運(yùn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)與實(shí)際需求相符，形成的運(yùn)動軌跡應(yīng)具有規(guī)范化特性，這也是增強(qiáng)管控質(zhì)量的基本途徑，有助于管理效果的持續(xù)升級。②管理人員在此過程中應(yīng)發(fā)揮出積極的作用，做好對管理問題的綜合性分析工作，重點(diǎn)圍繞運(yùn)動軌跡而展開，對邏輯框架圖做進(jìn)一步的優(yōu)化，使其可以穩(wěn)定的運(yùn)行下去。③管理人員還需要做好對信息機(jī)技術(shù)以及運(yùn)行參數(shù)這兩大方面的綜合性分析工作，全面提升管控結(jié)構(gòu)的完整性，對處理機(jī)制展開參數(shù)解構(gòu)操作，以便增強(qiáng)整體運(yùn)行效果。④還需要形成一條完善的編程結(jié)構(gòu)，深入貫徹先進(jìn)的參數(shù)設(shè)計(jì)理念，引入科學(xué)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)程序的時(shí)序性與功能性。

5結(jié)語

綜上所述，在數(shù)控機(jī)床技術(shù)的基礎(chǔ)之上，引入工業(yè)，機(jī)器人上下料技術(shù)具有較高的可行性，在展開有關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的研究工作時(shí)，應(yīng)對其整體運(yùn)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行持續(xù)性優(yōu)化，并做好對運(yùn)行參數(shù)的管控工作，所得到的運(yùn)行系統(tǒng)應(yīng)具有高度的完整性，基于科學(xué)設(shè)計(jì)理念形成系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)，合理的引入智能自動化技術(shù)。還需要充分考慮到工業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求，對上下料系統(tǒng)的軌跡做進(jìn)一步的參數(shù)優(yōu)化工作，在保障工作質(zhì)量的同時(shí)進(jìn)一步提升工作效率，為工業(yè)項(xiàng)目的發(fā)展助力。