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工业机器人与数控机床融合发展的途径探讨

日期: 2016-04-23
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近年来,机床行业市场规模整体萎缩、产能过剩等问题日益凸显,机床工具产业正面临和经受调整转型的严峻考验。自2011年起,机床企业的净利润纷纷开始下滑,整个机床行业可谓万马齐喑。与此同时,随着劳动力成本的上升以及企业智能化的转型,机器人市场却备受追捧。

 

在此大环境下,埃斯顿、广州数控、华中数控、秦川机床、日发精机、亚威股份、友嘉机床、沈阳机床等国内机床行业领先者纷纷开足马力挺进工业机器人领域。事实上,相对于其他行业,机床行业进军机器人有着无可比拟的优势。机器人关键应用在于运动控制,而运动控制则是保证机床精度的一个重要因素。从这个角度来说,机床制造与机器人制造技术关联度非常大。

 

除传统的焊接应用外,机器人在机床上下料、物料搬运码垛、打磨、喷涂、装配等领域也得到了广泛应用。金属成形机床是机床工具的重要组成部分,成形加工通常与高劳动强度、噪声污染、金属粉尘等名词联系在一起,高温高湿甚至有污染的作业环境使得这个岗位招人困难。工业机器人与成形机床集成,不仅可以解决企业用人问题,同时也能提高加工效率和安全性、提升加工精度,目前已成为大的发展趋势。

    机床是生产机器零部件的机器,简单地说就是生产机器的机器。数控机床是机床的数字化和智能化,主要通过数控装置发出信号,控制机床按图纸的要求,根据形状和尺寸,自动地将零件加工生产。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题。说白了,就是机械零部件的生产从手工化,到机械化,再到数字化的应用过程。

  而机器人是高精尖的高科技产品,很多核心零部件比如伺服电机、驱动器、控制器、减速器等都需要精确度高的机床来生产,包括转盘、大臂、小臂、箱体、腕体等关键零部件也是靠机床完成得,即便人工和机械能生产出来,也很难确保产品的精确度。  

  核心或者关键零部件有丝毫的误差都会影响机器人的运动和操作精度。尤其是电子产品行业对机器人的要求非常苛刻。所以,只有确保关键技术和零部件的精确度,机器人应用和推广才有技术和质量基础。洛江区政府的这一做法,将很好地推动机器人产品生产,对提到产品质量有很大示范性作用。

此外,中国机器人市场未来可预期的快速增长或也是上述机床行业纷纷涉足的关键原因之一。

 

机床上下料

 

 在工业机器人与数控机床融合发展的途径上,总结了两大方面,以飨读者。

  1.加工制造方面

  机器人参与机床结构件加工制造以实现自动化,专用机床服务于机器人专用减速机的精密加工,提升加工工艺质量及批量生产效率等等,具有很大的融合发展空间。借助双方企业的战略合作,机器人企业可借助机床厂家的制造与工艺技术能力实现以下目标:

  (1)面向机器人的本体铸件、减速机结构件,共同研究形成批量精密制造技术,提高机器人批量化生产能力和工艺水平,攻克可靠性、一致性技术,实现高效、稳定、精密的节拍生产。

  (2)面向机器人工装、夹具,机加生产线的集成能力,借助各大机床厂的广大终端客户渠道资源,委托推广应用机器人。

  (3)研发面向机床单机及生产线上下料和零部件搬运、铲刮、倒角、抛磨、焊接、喷涂(粉)等自动化、柔性化生产急需的工业机器人,机床企业与工业机器人企业共同研制,实现整机零部件的自动加工,推动机床生产制造技术水平提升。

  (4)工业机器人机械本体的关键零部件,如转盘、大臂、箱体、支撑套、小臂、腕体等,尺寸精度和形位公差均要求较高,对机械加工设备、工装夹具、量检具等都有很高的要求;机器人减速器的摆线齿壳、行星针轮、偏心轴及行星架等关键零件的结构优化和加工,目前国内的加工设备、装配工艺、精度检测等还难以达到。但立足使用国产数控机床及工具设备完成相关加工,则有助于提高我国高端精密机械零部件设计及加工水平,促进国产数控装置与国产数控机床的应用和发展。

  2.在集成应用方面

  机床上下料机器人实现机加柔性生产线将是便捷有效的推广方式。国内数控机床保有量约200万台,机器人企业首推应用机床上下料柔性机加生产线,将会有很大的市场需求,并且也有利于助推机床制造、机器人等机械零部件走向自动化、数字化、网络化的生产方式,可实现过程智能控制、信息化管理,能提高生产效率与产品质量,提高工艺管理水平,直至推动装备制造业的整体水平提升。例如,广州数控与大连机床、宝鸡机床等机床厂家形成战略合作关系,共同研发机器人专用加工机床、加工工艺技术应用、机器人机加自动柔性生产应用等项目,促进了双方互相融入各自产业应用。

  国产机器人和机床工具行业与国际先进水平存在差距,尤其作为新兴产业的工业机器人,起步晚于国内机床产业,无论制造工艺水平、控制系统,还是集成应用经验;无论技术标准成熟度,还是专业人才拥有程度,都制约当前的发展速度,尚需在摸索中寻求进步。但我们相信,两者的深度融合,对于提高中国装备制造业的综合竞争力具有重大意义。 

 

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