六軸工業(yè)機(jī)器人在金屬加工行業(yè)的應(yīng)用

隨著自動(dòng)化需求的提升，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用得到更大的拓展，除傳統(tǒng)的焊接應(yīng)用外，機(jī)器人在機(jī)床上下料、物料搬運(yùn)碼垛、打磨、噴涂、裝配等領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。金屬成形機(jī)床是機(jī)床工具的重要組成部分，成形加工通常與高勞動(dòng)強(qiáng)度，噪聲污染，金屬粉塵等聯(lián)系在一起，有時(shí)處于高溫高濕甚至有污染的環(huán)境中，工作簡(jiǎn)單枯燥，企業(yè)招人困難。工業(yè)機(jī)器人與成形機(jī)床集成，不僅可以解決企業(yè)用人問(wèn)題，同時(shí)也能提高加工效率和安全性，提升加工精度，具有很大的發(fā)展空間。

數(shù)控折彎?rùn)C(jī)集成應(yīng)用：機(jī)器人折彎集成應(yīng)用主要有兩種方式，一是以折彎?rùn)C(jī)為中心，機(jī)器人配置真空吸盤，磁力分張上料架、定位臺(tái)、下料臺(tái)、翻轉(zhuǎn)架形成折彎單元。二是機(jī)器人與激光設(shè)備或數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)沖床、工業(yè)機(jī)器人行走軸，板料傳輸線，定位臺(tái)，真空吸盤抓手形成的板材柔性加工線。

壓力機(jī)沖壓集成應(yīng)用：機(jī)器人與壓力機(jī)沖壓集成應(yīng)用主要有兩種方式，一是單臺(tái)機(jī)器人沖壓上下料：通過(guò)機(jī)器人將板料從拆垛臺(tái)移送到定位臺(tái)，定位后再移送到壓力機(jī)模具中實(shí)施沖壓，沖壓結(jié)束后，通過(guò)機(jī)器人取料放入堆垛臺(tái)，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)壓力機(jī)機(jī)器人自動(dòng)上下料。二是機(jī)器人沖壓連線：通過(guò)多臺(tái)機(jī)器人在多臺(tái)壓力機(jī)之間建立沖壓連線。根據(jù)加工工件成形工藝要求，需要在多臺(tái)壓力機(jī)配合加工，整條生產(chǎn)線由拆垛機(jī)器人，上料機(jī)器人、壓力機(jī)之間傳輸搬運(yùn)機(jī)器人，尾線機(jī)器人組成。與直線坐標(biāo)的機(jī)械手相比，采用六軸機(jī)器人更有柔性，對(duì)模具沒(méi)有等高要求，容易集成。

熱模鍛集成應(yīng)用：熱模鍛生產(chǎn)線通常由兩臺(tái)模鍛壓機(jī)組成，一臺(tái)用于沖壓，另一臺(tái)用于切邊。熱模鍛機(jī)器人集成應(yīng)用通常配置兩臺(tái)機(jī)器人，一臺(tái)負(fù)責(zé)將中頻爐處理后的高溫物料移送給沖壓成形模鍛壓機(jī)，另一臺(tái)負(fù)責(zé)從沖壓成形模鍛壓機(jī)取料后移送到另一臺(tái)模鍛壓機(jī)進(jìn)行切邊。為防止高溫沖壓工件粘住模具，需要每次沖壓后對(duì)模具進(jìn)行石墨潤(rùn)滑，潤(rùn)滑可以由機(jī)器人完成，也可以采用專門機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。由于鍛造是高溫高濕且又有石墨潤(rùn)滑帶來(lái)的惡劣環(huán)境，特別要注意機(jī)器人的防護(hù)工作以及機(jī)器人本身抗熱輻射能力。

焊接應(yīng)用：焊接是成形機(jī)床板材加工后道工序，機(jī)器人焊接有電阻焊和弧焊兩種類型，焊接機(jī)器人應(yīng)用占整個(gè)機(jī)器人應(yīng)用的45%以上。弧焊應(yīng)用是以機(jī)器人為核心，配置焊機(jī)、送絲機(jī)、焊槍、工裝夾具等組成焊接工作站。電阻焊應(yīng)用是以機(jī)器人為核心，配置點(diǎn)焊槍、焊接控制器、水氣單元、管線包、工裝夾具等組成點(diǎn)焊工作站。

機(jī)器人與機(jī)床集成應(yīng)用：在與機(jī)床的集成應(yīng)用中，工業(yè)機(jī)器人的具體應(yīng)用形式還在不斷發(fā)掘和創(chuàng)新當(dāng)中。由于工業(yè)機(jī)器人在原理和結(jié)構(gòu)上與數(shù)控機(jī)床有很多相似之處，都是由數(shù)控系統(tǒng)控制、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)精確位置移動(dòng)的自動(dòng)裝置，因此機(jī)床制造企業(yè)在工業(yè)機(jī)器人的研制上具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。因此，國(guó)內(nèi)外有不少機(jī)器人制造企業(yè)都有機(jī)床制造的根底。機(jī)器人在也有機(jī)床領(lǐng)域的發(fā)展有點(diǎn)特殊，一是當(dāng)前隨著機(jī)床數(shù)控技術(shù)的不斷完善，各種自動(dòng)檢測(cè)、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)的成熟，機(jī)床技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入智能化新階段，機(jī)器人的加入只是起到了一種推波助瀾的作用;二是機(jī)器人與機(jī)床的集成應(yīng)用還具有一些特殊優(yōu)勢(shì)，例如，機(jī)床密度加大，廠房利用率提高;輔助時(shí)間縮短，提高機(jī)床工作效率;操作精確性和可重復(fù)性比自然人高;工傷的可能性大為減少;可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，而沒(méi)有情緒問(wèn)題和情感需求，等等。

目前機(jī)器人與機(jī)床集成應(yīng)用的主要形式：在焊接、搬運(yùn)、碼垛、裝配等大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域里，工業(yè)機(jī)器人是作為主機(jī)使用的。與此不同，與機(jī)床配套的機(jī)器人一般是作為輔機(jī)來(lái)發(fā)揮作用的。當(dāng)前具體的應(yīng)用形式主要有：

(1)單機(jī)上下料

單機(jī)上下料是機(jī)器人在機(jī)床上最典型和最成熟的應(yīng)用。它比人工上下料更準(zhǔn)確、迅速、安全。對(duì)生產(chǎn)批量大、加工時(shí)間短的中小零件加工，或需吊裝的笨重工件而言，機(jī)器人上下料的優(yōu)勢(shì)特別明顯。

機(jī)器人與機(jī)床的結(jié)構(gòu)關(guān)系分為機(jī)器人安裝于機(jī)床外部和與機(jī)床構(gòu)成一體兩種形式。安裝于機(jī)床外部的機(jī)器人，又分為固定式、移動(dòng)式和架式等類型。

(2)機(jī)器人與機(jī)床組成柔性生產(chǎn)線

由機(jī)器人承擔(dān)工件的工序轉(zhuǎn)換工作，與若干臺(tái)機(jī)床組成柔性生產(chǎn)線，是一種比單機(jī)上下料更為復(fù)雜也更有價(jià)值的一種應(yīng)用。在當(dāng)前工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程中，市場(chǎng)需求越來(lái)越旺盛。

在這種應(yīng)用場(chǎng)合下，機(jī)床布局取決于工藝路線和現(xiàn)場(chǎng)條件等因素。常見(jiàn)的有L型、U型和直線型、對(duì)面布置等形式，其中三臺(tái)數(shù)控機(jī)床構(gòu)成U型的布局，由一臺(tái)機(jī)器人在場(chǎng)地中間進(jìn)行工件轉(zhuǎn)換，這種布局十分緊湊。

(3)與機(jī)床共同完成加工工藝過(guò)程

機(jī)器人夾持工件在沖剪、折彎?rùn)C(jī)上實(shí)現(xiàn)加工操作，不僅是簡(jiǎn)單的上下料，而是替代了所有原來(lái)的人工作業(yè)。這比人工操作現(xiàn)加準(zhǔn)確和快速，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。尤其是徹底解決了沖壓類機(jī)床的工傷隱患。

(4)獨(dú)立完成加工工序

給機(jī)器人裝上專用手爪，機(jī)器人可以完成切割、打磨、拋光、清洗等工藝過(guò)程。甚至于可以讓機(jī)器人直接夾持切削工具，對(duì)工件進(jìn)行打孔、攻絲、鉚接，也可以進(jìn)行切削加工。在這種情形下，機(jī)器人本身就是一臺(tái)機(jī)床。

具備視覺(jué)、觸覺(jué)的機(jī)器人可以用于組裝、零件分選等復(fù)雜工序，即使是上下料，也可以不用帶有定位裝置的專用工位器具。

給機(jī)器人裝備特殊手爪，可用于高溫環(huán)境下作業(yè)的鑄造、鍛造機(jī)械，完成取鐵水、澆注、上下熱毛坯、更換熱態(tài)的模具等人工難以直接完成的工作。

權(quán)威的專業(yè)展覽會(huì)是反映一個(gè)行業(yè)總體情況和技術(shù)趨勢(shì)的**窗口。形成這種快速發(fā)展趨勢(shì)的原因，固然與我國(guó)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來(lái)的引領(lǐng)和催化作用、我國(guó)人力成本的快速提高、工業(yè)機(jī)器人價(jià)格降低與性能提高這些普遍因素有很大關(guān)系，但同時(shí)工業(yè)機(jī)器人又是一種高柔性的通用自動(dòng)化裝置，它的應(yīng)用場(chǎng)合和功能具有無(wú)限的拓展空間。

機(jī)器人目前已經(jīng)是先進(jìn)制造技術(shù)和自動(dòng)化裝備的典型代表，智能化工業(yè)裝備已經(jīng)成為全球制造業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)。工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床集成應(yīng)用，使智能制造與數(shù)字化車間、智能工廠從概念走向現(xiàn)實(shí)。