工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床融合應(yīng)用

導(dǎo)讀： 隨著我國裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，在市場需求和技術(shù)進(jìn)步雙重作用下，近幾年來工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床集成應(yīng)用發(fā)展很快，應(yīng)用的形式不斷擴(kuò)展，對當(dāng)前機(jī)床智能化潮流帶來新的促動(dòng)，對我國機(jī)床工具行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級也必將起到有益的推動(dòng)作用。

隨著我國裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級，在市場需求和技術(shù)進(jìn)步雙重作用下，近幾年來工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床集成應(yīng)用發(fā)展很快，應(yīng)用的形式不斷擴(kuò)展，對當(dāng)前機(jī)床智能化潮流帶來新的促動(dòng)，對我國機(jī)床工具行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級也必將起到有益的推動(dòng)作用。鑒于機(jī)器人研制以及與機(jī)床集成應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀，相關(guān)企業(yè)應(yīng)如何建立有效的組織聯(lián)絡(luò)機(jī)制，以加強(qiáng)溝通與合作，兩個(gè)行業(yè)融合發(fā)展該建立怎樣的技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，以充分做到資源共享與優(yōu)勢互補(bǔ)，并形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展的合力！

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正迎來黃金發(fā)展機(jī)遇期，如何推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)和機(jī)床工具產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，如何做到工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的互為集成應(yīng)用，已成為當(dāng)前現(xiàn)代裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級的重要話題。機(jī)床制造過程中許多崗位主要依賴工人的體力和技能，生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、缺少熟練技工人才，難以保障產(chǎn)品穩(wěn)定性和一致性，促使機(jī)床行業(yè)越來越多地采用工業(yè)機(jī)器人及智能制造技術(shù)來改造傳統(tǒng)工藝流程。以往，昂貴的進(jìn)口機(jī)器人和生產(chǎn)線主要在汽車等少數(shù)行業(yè)使用，在機(jī)床行業(yè)等裝備制造業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用比例偏低，很大程度上制約著國內(nèi)機(jī)床行業(yè)自動(dòng)化程度的提高。

一、兩大產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

經(jīng)過“十一五”、“十二五”兩個(gè)五年計(jì)劃，十年磨一劍，中國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展已進(jìn)入中檔規(guī)模產(chǎn)業(yè)化、高檔小批量生產(chǎn)的階段，產(chǎn)業(yè)整體水平基本具備國際競爭力。數(shù)控系統(tǒng)作為數(shù)控機(jī)床的控制大腦，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠家已經(jīng)掌握了五軸聯(lián)動(dòng)、小線段插補(bǔ)、動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償?shù)瓤刂萍夹g(shù)，也研制出高性能、大功率伺服驅(qū)動(dòng)裝置，自主研發(fā)促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步，也萌生了工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的雛形，催長產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

當(dāng)前，數(shù)控系統(tǒng)研制企業(yè)、機(jī)床整機(jī)企業(yè)、自動(dòng)化應(yīng)用集成商，甚至房地產(chǎn)資本大鱷們，都在嘗試進(jìn)入機(jī)器人領(lǐng)域，掀起了一股機(jī)器人產(chǎn)業(yè)投資熱。讓人擔(dān)慮的是，政策過度引導(dǎo)帶來的“圈地套惠”、產(chǎn)業(yè)過度投資帶來的產(chǎn)能過剩、缺乏創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)帶來的低端同質(zhì)化競爭等，都將把機(jī)器人產(chǎn)業(yè)帶入無序發(fā)展。值得思考的是，什么樣的企業(yè)最適合研制工業(yè)機(jī)器人？如何提升機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的整體質(zhì)量？總的來說，具有數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，控制系統(tǒng)、伺服電機(jī)、伺服控制系統(tǒng)都能夠批量生產(chǎn)的企業(yè)具有一定優(yōu)勢。日本FUNAC公司的產(chǎn)業(yè)推進(jìn)路線，就是一個(gè)成功的典型案例，值得借鑒與參考。國內(nèi)已有幾家數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)紛紛進(jìn)入工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，走在最先的廣州數(shù)控，自2006年起規(guī)劃研制工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，已走過8個(gè)年頭。借助自身控制器、伺服驅(qū)動(dòng)、伺服電機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)積累的經(jīng)驗(yàn)，已完成工業(yè)機(jī)器人系列化的全自主開發(fā)，產(chǎn)品覆蓋了3~200kg，功能包括搬運(yùn)、機(jī)床上下料、焊接、碼垛、涂膠、打磨拋光、切割、噴涂、分揀、裝配等。

隨著用工成本上漲、技能人才缺少、高危環(huán)保、高強(qiáng)度作業(yè)等問題的凸顯，工業(yè)機(jī)器人參與生產(chǎn)制造已被廣泛認(rèn)知和不斷使用，成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。政府更是借此促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，企業(yè)用其開展技術(shù)改造，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，提高作業(yè)效能。然而，中國的機(jī)器人保有量不大，民族品牌尚在培育中，綜合競爭力有待提升。那么，機(jī)器人行業(yè)將以什么樣的模式向前發(fā)展？筆者認(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)鍵部件供應(yīng)商、機(jī)器人集成商產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。

二、機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床融合的集成方式

在數(shù)控機(jī)床加工應(yīng)用領(lǐng)域，本土機(jī)床上下料機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的融合應(yīng)用已在先端發(fā)展之列。從行業(yè)應(yīng)用層次來看，也發(fā)生較大改變：

(1)工作島：單對單聯(lián)動(dòng)機(jī)加、單對多聯(lián)機(jī)加工。

(2)柔性制造系統(tǒng)(FMS)：基于網(wǎng)絡(luò)控制的柔性機(jī)加線，應(yīng)用PLC控制平臺，通過工業(yè)以太網(wǎng)總線方式，將多臺機(jī)器人、多臺數(shù)控機(jī)床及其輔助設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)組線，按節(jié)拍進(jìn)行有序自動(dòng)生產(chǎn)。

(3)數(shù)字化車間：借助CAD\CAM\CAPPS\MES輔助生產(chǎn)工具、物流技術(shù)及傳感技術(shù)，具備生產(chǎn)過程監(jiān)控、在線故障實(shí)時(shí)反饋、加工工藝數(shù)據(jù)管理、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，滿足無人化加工需求，實(shí)現(xiàn)加工系統(tǒng)的生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)協(xié)調(diào)集成與優(yōu)化運(yùn)行。

(4)智慧工廠：借助智能化車間布局和ERP信息化管理系統(tǒng)，將最大限度地給傳統(tǒng)生產(chǎn)方式帶來革新。信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫可以通過網(wǎng)關(guān)與各種外部的信息系統(tǒng)進(jìn)行接口，將車間接入ERP系統(tǒng)，查詢車間生產(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、郵件平臺，可以向管理員進(jìn)行設(shè)備故障、生產(chǎn)進(jìn)度等信息的實(shí)時(shí)匯報(bào)。

三、工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床融合發(fā)展的途徑

1.加工制造方面

機(jī)器人參與機(jī)床結(jié)構(gòu)件加工制造以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，專用機(jī)床服務(wù)于機(jī)器人專用減速機(jī)的精密加工，提升加工工藝質(zhì)量及批量生產(chǎn)效率等等，具有很大的融合發(fā)展空間。借助雙方企業(yè)的戰(zhàn)略合作，機(jī)器人企業(yè)可借助機(jī)床廠家的制造與工藝技術(shù)能力實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：

(1)面向機(jī)器人的本體鑄件、減速機(jī)結(jié)構(gòu)件，共同研究形成批量精密制造技術(shù)，提高機(jī)器人批量化生產(chǎn)能力和工藝水平，攻克可靠性、一致性技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、精密的節(jié)拍生產(chǎn)。

(2)面向機(jī)器人工裝、夾具，機(jī)加生產(chǎn)線的集成能力，借助各大機(jī)床廠的廣大終端客戶渠道資源，委托推廣應(yīng)用機(jī)器人。

(3)研發(fā)面向機(jī)床單機(jī)及生產(chǎn)線上下料和零部件搬運(yùn)、鏟刮、倒角、拋磨、焊接、噴涂(粉)等自動(dòng)化、柔性化生產(chǎn)急需的工業(yè)機(jī)器人，機(jī)床企業(yè)與工業(yè)機(jī)器人企業(yè)共同研制，實(shí)現(xiàn)整機(jī)零部件的自動(dòng)加工，推動(dòng)機(jī)床生產(chǎn)制造技術(shù)水平提升。

(4)工業(yè)機(jī)器人機(jī)械本體的關(guān)鍵零部件，如轉(zhuǎn)盤、大臂、箱體、支撐套、小臂、腕體等，尺寸精度和形位公差均要求較高，對機(jī)械加工設(shè)備、工裝夾具、量檢具等都有很高的要求；機(jī)器人減速器的擺線齒殼、行星針輪、偏心軸及行星架等關(guān)鍵零件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和加工，目前國內(nèi)的加工設(shè)備、裝配工藝、精度檢測等還難以達(dá)到。但立足使用國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床及工具設(shè)備完成相關(guān)加工，則有助于提高我國高端精密機(jī)械零部件設(shè)計(jì)及加工水平，促進(jìn)國產(chǎn)數(shù)控裝置與國產(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)床上下料機(jī)器人實(shí)現(xiàn)機(jī)加柔性生產(chǎn)線將是便捷有效的推廣方式。國內(nèi)數(shù)控機(jī)床保有量約200萬臺，機(jī)器人企業(yè)首推應(yīng)用機(jī)床上下料柔性機(jī)加生產(chǎn)線，將會(huì)有很大的市場需求，并且也有利于助推機(jī)床制造、機(jī)器人等機(jī)械零部件走向自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的生產(chǎn)方式，可實(shí)現(xiàn)過程智能控制、信息化管理，能提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，提高工藝管理水平，直至推動(dòng)裝備制造業(yè)的整體水平提升。例如，廣州數(shù)控與大連機(jī)床、寶雞機(jī)床等機(jī)床廠家形成戰(zhàn)略合作關(guān)系，共同研發(fā)機(jī)器人專用加工機(jī)床、加工工藝技術(shù)應(yīng)用、機(jī)器人機(jī)加自動(dòng)柔性生產(chǎn)應(yīng)用等項(xiàng)目，促進(jìn)了雙方互相融入各自產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

國產(chǎn)機(jī)器人和機(jī)床工具行業(yè)與國際先進(jìn)水平存在差距，尤其作為新興產(chǎn)業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，起步晚于國內(nèi)機(jī)床產(chǎn)業(yè)，無論制造工藝水平、控制系統(tǒng)，還是集成應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)；無論技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)成熟度，還是專業(yè)人才擁有程度，都制約當(dāng)前的發(fā)展速度，尚需在摸索中尋求進(jìn)步。但我們相信，兩者的深度融合，對于提高中國裝備制造業(yè)的綜合競爭力具有重大意義。

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