工業(yè)機器人和數(shù)控機床融合工作原理

xinjiyuan丶

我們常說團(tuán)結(jié)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(yè)機器人和數(shù)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(chǎn)效率,。

所以今天要學(xué)習(xí)的是工業(yè)機器人和數(shù)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(chǎn)線上的應(yīng)用過程,，采用機器人自動上下料技術(shù)及利用iRVision視覺系統(tǒng),，合理地規(guī)劃機器人運動軌跡，把工業(yè)機器人搬運技術(shù)及數(shù)控機床加工技術(shù)有機地組合起來,，實現(xiàn)自動裝卸工件,、自動碼放加工成品，實現(xiàn)產(chǎn)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(chǎn)線配置了兩臺FANUC Robot M－20iA搬運系統(tǒng)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(jìn)行傳動,，重復(fù)精度高，可以輕松適應(yīng)機床在導(dǎo)軌兩側(cè)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(jié)合FANUC獨有的智能機器人技術(shù)（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(huán)節(jié)每一個結(jié)合處為一個關(guān)節(jié)點或坐標(biāo)系,，其外形及各關(guān)節(jié)位置如下圖所示。

+ A$ P  d/ _3 h8 u) v

2,、自動加工線設(shè)備布置

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

8 }) J& _  `  a5 A! L
( K- d$ }- `. Z( a  t* a

3,、 數(shù)控加工工藝

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

零件加工工序內(nèi)容分配如下：

（1）VM850立式加工中心1進(jìn)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,。

1 s2 t/ O2 x, {1 B$ W3 D2 X2 h. S

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

（3）CLX360數(shù)控車床進(jìn)行內(nèi)孔及臺階孔、孔口倒角工序加工,，如下圖所示,。

; ^" T! @& H: _6 A% j( }+ z

此外， 還需要設(shè)計專用夾具,， 加工中心夾具采用內(nèi)夾方式,，數(shù)控車床采用外夾方式。

4,、機器人自動上下料動作設(shè)計

根據(jù)工件的外形特點設(shè)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(fù)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。

8 X& T* j- p8 l: m& U0 h! J0 h. y1 b

③待加工中心1加工完成后,，行走機器人R1復(fù)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,。

④待加工中心2加工完成后,，行走機器人R1取下工件到數(shù)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(zhuǎn)臺位置,，進(jìn)行工件翻轉(zhuǎn)、交換,，如下圖所示,。

' q# B' t  b; [+ V" T/ l
; `% _! X- m% H  [; m! N

⑤工件在翻轉(zhuǎn)臺進(jìn)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(jìn)行工件下料、自動碼放在成品料筐中,，如下圖所示,。

至此， 結(jié)束一個完整的加工流程,。各加工工序有相應(yīng)的節(jié)拍,，經(jīng)過調(diào)整CNC加工程序以及機器人動作程序后，可實現(xiàn)數(shù)控機床加工與機器人上下料的完美組合,。

5,、 專用夾具設(shè)計

依據(jù)三臺數(shù)控機床各自的加工工序任務(wù)，設(shè)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(jìn)行鉆孔、攻,，如下圖所示,。

（2） 立式加工中心2 專用夾具：立式加工中心2進(jìn)行鉆6個φ 5．5mm的通孔、孔口倒角工序加工,，設(shè)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(shù)控車床專用夾具：數(shù)控車床進(jìn)行內(nèi)孔及臺階孔,、孔口倒角工序加工，設(shè)計以一面兩銷定位工件,、以氣動旋轉(zhuǎn)夾緊器夾緊方式的夾具,。

6 、機器人,、P LC與數(shù)控機床的接口

為保證機器人與數(shù)控機床的安全配合,，要建立機器人、PLC以及數(shù)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(yīng)的輸入與輸出點進(jìn)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(dāng)前狀態(tài)，編寫相應(yīng)的符合上下料邏輯的控制程序,，最終達(dá)到數(shù)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(shù)控機床準(zhǔn)備完成信號,、機器人手爪氣動信號,、數(shù)控機床夾具松夾信號以及安全門信號等，數(shù)控機床狀態(tài)監(jiān)控畫面如下圖所示,。

" E. v) U7 Z3 {; p9 J. l

隨著工業(yè)機器人的應(yīng)用越來越廣泛,，應(yīng)用技術(shù)也越來越高，因此工業(yè)機器人自動上下料機構(gòu)作為數(shù)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(shù)控機床的緊密配合，保證系統(tǒng)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(yīng)用價值,。

本文來自國際金屬加工網(wǎng)

xinjiyuan丶

歡迎朋友們交流討論

liangquan6

寫的詳細(xì),，學(xué)習(xí)了！