智能机器人数控技术在机械制造中的运用范文

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摘要：本文根据数控技术的基本思路，对数控技术的发展进行叙述，总结出机械制造中智能机器人数控技术的有效应用。

关键词：数控技术;智能机器人;机械制造

引言

人们对机械制造设备的要求越来越高，因为未来产品需具备制作精度高、生产投放周期短、个性化定制、批量小、种类多等特点，而传统的老式设备不能满足相关要求。智能机器人数控技术不仅是现代机械设备复合化、智能化、自动化的基础，也是现代制造机械的核心。所以，在制造业与经济发展中，智能机器人数控技术占据着不可或缺的地位。本文旨在详细介绍数控技术的原理、发展及其在各个领域的应用。

1智能机器人数控技术基本思路

智能机器人数控技术，即为了实现制造生产过程中传统人力操作转化为自动化或半自动化，凭借电脑编程对机械加工进行控制的一项技术。数控机械操作台，如图1所示。数控技术将光机电技术、计算机技术及传统机械技术相结合，故其优点具有整合性，表现为高精度、自动化或半自动化、高效率、有效节约人工成本。

数控技术的基本设计思路：

（1）技术人员通过测量相关产品，获得相关数据和图纸；

（2）通过编程软件，将所需加工产品的加工数据转化成相应程序；

（3）将程序进行现场数控设备的拷贝，如智能机器人、数控机床等；

（4）技术人员调控程序开始生产。编程过程中，为了避免人工手动编程，办公软件大都可以实现在电子图纸到程序的直接转变。数控技术工作时，以计算机程序为基础，不仅需要编码器、传感器等电子设备，还需要自动控制技术。

智能机器人数控技术的优点表现为：

（a）能够灵活调整，如所生产的零件需要尺寸调整，只需调整数控设备参数；

（b）能够实现复杂产品的加工，如凭借机器人手臂可以实现多种复杂多面体或复杂零部件的加工；

（c）定位相对简化，传统工艺一般边定位边加工，而数控设备完成一次定位后可以完成多个产品尺寸的加工；

（d）模块化应用使效率大幅提高，如冲孔数控机床工作时，数控设备会自主调整模块冲头直径完成生产，不再需人工选择冲头；

（e）有利于制造生产中其他技术的应用，如自动化控制技术、计算机辅助制造、相关电子技术等。

可见，数控技术大幅提高了机械制造的效率、质量、功能，使传统制造业发生了翻天覆地的变化。

2数控技术的发展

目前，我国在实际生产中还需要进口大量高复杂度、高精度的数控系统和设备，但发展智能机器人数控技术在我国势在必行。机械制造技术的自动化、网络化、集成化成为新时代的发展方向，数控技术的发展趋势是智能化、复合化、多功能化。

3数控技术在机械制造中的应用

3.1零件加工

以某个零件的制造为例，如图3所示，对一个圆弧等分孔群进行加工，以A度为起始角，然后每隔B度进行一次钻孔，钻孔的深度是Z，钻孔数量为H，此零件的圆中心为O，圆弧等分孔进行宏程序加工。零件加工时，可以采用智能机器人数控技术宏程序完成参数化加工，调用语句XYZRFIABH、Pxxxx、G65，宏程序的程序号为xxxx。其中，Y、X是圆的中心坐标，然后分别是增量角度、起始钻孔角度、圆半径、切削进行的数度、钻孔的固定循环点坐标、钻孔深度及数目孔。该零件的图心坐标是（100，50），圆的半径是100。在对该零件进行数控加工时，要调用H8、B45、A15、100、I、500、F、R30、Z-50、50、Y、X100、Pxxxx、G65，这样就能完成同类零件的数控加工。

3.2轨迹规划

机械加工过程中，工业机器人可以有效完成多种不同的运动轨迹以满足生产。机器人运动轨迹生成直接影响零件加工的形状和精度，如机器人自动抛光系统与CAM软件模块为基础，再运用UGCAM软件中的多轴铣加工功能模块，从而获取型腔表面的有效信息；之后利用辅助区域驱动法映射生成复杂型腔表面的多轴数控加工轨迹，对工艺参数进行调节，然后将多轴数控加工轨迹有效转化成机器人抛光加工轨迹，从而有效进行零件抛光。

3.3离线编程

机器人可以通过离线进行机械装置的编程，而该功能的智能性与灵活性完全取决于机器人是否具有良好的编程能力。机械加工过程中，它的应用范围一直在不断扩大，同时也增加了其工作复杂程度，逐渐取代了传统的数控机床加工。例如，以CAD图形的仿真方法及离线编程为基础，利用机器人来辅助弯曲金属板，利用CAD信息辅助设计机器人单元设计等。或以REISRV16OS机器人作为仿真加工的平台，随之建立工业机器人削加式的原型系统，同时建立后置处理系统平台，有效完成3D、2D的样件加工。

3.4刚度

对于工业机器人加工稳定性及其质量的影响，刚度是极其重要的优化性能。目前，机器人已经替代了传统的机械加工中设备CNC，但生产过程中的一些高刚度、精度要求方面仍然存在局限性。为此，对机器人机械加工方面的刚度性能进行进一步优化，以传统的刚度映射为模型，通过辨识实验获得机器人关节刚度。对机器人的关节角度及加工位置进行约束，以机器人末端刚度椭球沿待加工曲面主法矢方向的半轴长度为优化指标，采用遗传算法进行机器人姿态优化。同时，建立较为稳定的刚度数学模型，确定刚度参数，再给予末端执行器力矩和力。优化工业机器人的零件加工过程，建立机器人刚度模型，检测合成零件的信息，并综合末端执行器相应的切削力，判断最佳切削力，找到机器人最好的加工位置。

4结语

机械制造行业对经济效益的提升具有重要意义。鉴于我国智能机器人数控技术在机械制造中的应用尚不发达，我国需要加大力度做好数控技术的研发与应用。

参考文献

[1]徐鹏程，端木军，马元业.自动，智能，智慧———从产品规格识别方式看智能制造的发展[C].2016年中国家用电器技术大会论文集，2016.

[2]刘湃.浅谈数控技术的发展及其在机械制造中的应用[J].机电信息，2012，（3）

作者：魏志丽 单位：广东松山职业技术学院