工业机器人在数控加工中应用

工业机器人在数控加工中应用

刘如强

山东化工技师学院 山东滕州 277500

摘要：在当前社会发展过程中，社会主义市场经济得以不断地进步和优化，工业机器人在数控加工应用得到了充分的发展，文章对两台FANUC数控机床的改造，同ABB机器人组成数控加工的生产线，生产过程中通过PLC来控制机器人在工作导轨上往复工作在两台数控机床进行上料和下料，同时把加工完成的工件码垛，通过该过程，将工件自动装卸和数控加工产品的精度与效率进行了相应的提高，基于上述角度，文章通过对工业机器人在数控加工中的应用开展了实验研究，希望能够为智能制造生产线设计、改造提高一定程度的参考。

1.智能生产线研究背景分析

我国目前智能生产线主要依靠机器人与数控机床配合来完成整体生产工艺，并且我国自主研发出多款智能工作机器人，投入生产的普遍为关节臂式机器人，此类机器人可以为用户提供高产量、高效率的需求，也能同时运用到不同项目的制作过程，科研人员在机器人的制作中增设了很多精密原件，在工艺流程提升的同时推动了工业化生产的整体发展。

2.组成和布局生产线

笔者利用两台FANUC数控机床、ABB机器人、导轨、上料台、下料台、PLC设备等原件进行智能化组装，首先将两台数控机床并排放置，在1号机床附近摆放上料台，在2号机床下方摆放下料台，将机器人导轨放置在两台机床前面，机器人在工作台做生产准备。

3.生产线工作原理

第一步用PLC来控制机器人，首先控制机器人回到原点，然后将机器人移动到取料等候处，放料台的物品到达可用位置区域后，机器人前往取料处，随后机器人将生产用料取出，等待1号机床开启自动床门，机床门启动后，机床液压卡盘张开，机器人将生产用料放入卡盘，卡盘自动送料，机器人放下生产用料后离开机床生产范围，机床自动门关闭后机床将自动加工生产物品，加工完成后机床开启自动门，机器人进入机床取出半成品原件，机器人将半成品原件夹出机床范围，使用PLC控制机器人到2号机床处，此时2号机床将打开自动门，机器人放料后，与1号机床制作工艺相同，2号机床加工完成后得到完整加工产品，通过码垛的方式进行摆放加工产品。

4.改造数控机床

在原数控机床中，没有开关门的液压控制器，需要自主安装液压装置，控制机床门的开关要通过液压装置来完成。本实验中机器人是和机床进行相互通信的，机器人I/O板接口要通过控制系统连接到数控机床，才能完成数控机床门的开关以及机床的启动和停止功能，所以要对机床和机器人进行板线连接的重组，才能完成数控机床的自动化措施。机器人接线图参考表1示例。

表1 机器人信号地址示例图

5.机器人运行和PLC控制

该实验运用的两台数控机床体积较大，机器人在两台机床间上料和下料的的固定位置难以做到完整服务，所以添加了机器人运行导轨，使用PLC控制机器人在两台数控机床之间运行，便可以达到服务两台机床的实验目的。

6.机器人程序控制

6.1信号源设置

首先要设置好I/O通信来完成机器人和数控机床之间的通信，机器人自身具有AABB标准的I/O板，同时具有16个数字信号的输出接口和输入接口。本实验通过机器人输入信号DI与输出信号DO的分配来完成机器人与数控机床的通信，同时将机器人输出端接入PLC的输入端，让PLC来控制机器人在导轨上服务两台数控机床。

6.2程序编写

本实验通过程序管理和调试把程序进行了几个例行程序的分配，分别是运行主程序、机器人工作程序、机器人与机床通信程序、数控机床的运行和加工程序以及用来应对紧急情况发生时的终断程序，以上程序均为机器人在数控机床的生产过程中提供了重要的实施步骤。

在机器人和数控机床之间，两台设备通过PLC进行通信功能的建立，从而建立有时效性的管控结构，利用通讯功能的可控性和安全性来完成运行工作。利用机器人的组合应用在数控机床工作时，充分利用时间来完成上料和下料的过程，提升智能工作组的工作效率，采用整体通信传递系统，从设计层面可以看到传递效果的提升，同时对设计结构而言，在信号传递完整利用的情况下，机器人和数控机床的配合达到最高效的运转。通过组合应用智能工作体系能将工作质量与工作效率做到完整配合。

6.3机器人工作点分配及安全控制

数控机床到机器人运行的所有步骤都需要有规则的进行排列，通过上料机器人将分别对各类物料进行自主定位并抓取，同时可以通过后期实现码垛处的抓取方式，在生产过程结束后，也可以通过同样的方式使用机器人进行物品的放置，在机器人工作时找到相应的工作点，工作过程中机器人的工作点直接影响到数控加工的精度和质量，同时在工业生产中最基本的要求是安全生产要求，启动机器人进行生产程序时，既要合理的分配机器人工作位置，也要完善智能生产线的安全装置和控制系统。通过编程将整个智能生产体系制作紧急停止系统，机器人和数控机床要具有互控锁定装置，并可及时发出安全声源信号和光源信号来通知操作人员进行及时处理。

6.5编程总结

通过6.1-6.4的编程步骤，利用示教器完成程序编辑后，进行智能生产工作组检测工作，先行调试，利用调试过程，完善编程的准确度，能否达到生产标准等，在调试无误后，可投入生产加工使用。

结束语

随着我国工业自动化的逐步发展，智能数控在效率和质量上都得到了很大的进步，经过市场调研，目前通过组装智能机器人流水线工作的工业企业已经不在少数，笔者通过实验将机器人和数控机床组成智能生产线，研究探讨了该智能生产线的组建和生产过程，以及PLC和机器人的编程使用过程，通过实验的完成实现了智能生产线的加工工作，打造了新型智能化数控加工的工作环境，既提高了生产效率同时也降低了生产成本，继而又达到了数控加工工作不在劳累的高效率生产水平。

参考文献：

1. 张传.工业机器人技术在机械制造中的应用研究[J].中国金属通报,2019（5）：250-251

2. 李娟.PLC技术在工业机器人控制中的应用研究[J].海峡科技与生产,2019（11）：48-50