工業(yè)機器人與數(shù)控機床
工業(yè)機器人與精工機床隨著我國裝備制造業(yè)轉型升級，在市場需求和技術進步雙重作用下，近幾年來工業(yè)機器人與精工機床集成應用發(fā)展很快，應用的形式不斷擴展，對當前機床智能化潮流帶來新的促動，對我國機床工具行業(yè)的轉型升級也必將起到有益的推動作用。鑒于機器人研制以及與機床集成應用的發(fā)展現(xiàn)狀，相關企業(yè)應如何建立有效的組織聯(lián)絡機制，以加強溝通與合作，兩個行業(yè)融合發(fā)展該建立怎樣的技術規(guī)范與標準，以充分做到資源共享與優(yōu)勢互補，并形成產業(yè)發(fā)展的合力！機器人產業(yè)正迎來黃金發(fā)展機遇期，如何推動工業(yè)機器人產業(yè)和機床工具產業(yè)的融合發(fā)展，如何做到工業(yè)機器人與精工機床的互為集成應用，已成為當前現(xiàn)代裝備制造業(yè)產業(yè)升級的重要話題。機床制造過程中許多崗位主要依賴工人的體力和技能，生產效率低、勞動強度大、缺少熟練技工人才，難以保障產品穩(wěn)定性和一致性，促使機床行業(yè)越來越多地采用工業(yè)機器人及智能制造技術來改造傳統(tǒng)工藝流程。以往，昂貴的進口機器人和生產線主要在汽車等少數(shù)行業(yè)使用，在機床行業(yè)等裝備制造業(yè)領域應用比例偏低，很大程度上制約著國內機床行業(yè)自動化程度的提高。一、兩大產業(yè)現(xiàn)狀經過“十一五”、“十二五”兩個五年計劃，十年磨一劍，中國精工機床產業(yè)發(fā)展已進入中檔規(guī)模產業(yè)化、高檔小批量生產的階段，產業(yè)整體水平基本具備國際競爭力。精工系統(tǒng)作為精工機床的控制大腦，國產精工系統(tǒng)廠家已經掌握了五軸聯(lián)動、小線段插補、動態(tài)誤差補償?shù)瓤刂萍夹g，也研制出高性能、大功率伺服驅動裝置，自主研發(fā)促進技術創(chuàng)新與進步，也萌生了工業(yè)機器人產業(yè)的雛形，催長產業(yè)發(fā)展。當前，精工系統(tǒng)研制企業(yè)、機床整機企業(yè)、自動化應用集成商，甚至房地產資本大鱷們，都在嘗試進入機器人領域，掀起了一股機器人產業(yè)投資熱。讓人擔慮的是，政策過度引導帶來的“圈地套惠”、產業(yè)過度投資帶來的產能過剩、缺乏創(chuàng)新驅動帶來的低端同質化競爭等，都將把機器人產業(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)機器人？如何提升機器人產業(yè)的整體質量？總的來說，具有精工系統(tǒng)的基礎，控制系統(tǒng)、伺服電機、伺服控制系統(tǒng)都能夠批量生產的企業(yè)具有一定優(yōu)勢。日本FUNAC公司的產業(yè)推進路線，就是一個成功的典型案例，值得借鑒與參考。隨著用工成本上漲、技能人才缺少、高危環(huán)保、高強度作業(yè)等問題的凸顯，工業(yè)機器人參與生產制造已被廣泛認知和不斷使用，成為社會關注的焦點。政府更是借此促進產業(yè)轉型升級，企業(yè)用其開展技術改造，轉變生產方式，提高作業(yè)效能。然而，中國的機器人保有量不大，民族品牌尚在培育中，綜合競爭力有待提升。那么，機器人行業(yè)將以什么樣的模式向前發(fā)展？筆者認為，現(xiàn)階段更需要機器人整機企業(yè)、機器人關鍵部件供應商、機器人集成商產業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。二、機器人與精工機床融合的集成方式在精工機床加工應用領域，本土機床上下料機器人與精工機床的融合應用已在先端發(fā)展之列。從行業(yè)應用層次來看，也發(fā)生較大改變：(1)工作島：單對單聯(lián)動機加、單對多聯(lián)機加工。(2)柔性制造系統(tǒng)(FMS)：基于網絡控制的柔性機加線，應用PLC控制平臺，通過工業(yè)以太網總線方式，將多臺機器人、多臺精工機床及其輔助設備進行聯(lián)網組線，按節(jié)拍進行有序自動生產。(3)數(shù)字化車間：借助CADCAMCAPPSMES輔助生產工具、物流技術及傳感技術，具備生產過程監(jiān)控、在線故障實時反饋、加工工藝數(shù)據管理、刀具信息管理、設備維護數(shù)據管理、產品信息記錄等功能，滿足無人化加工需求，實現(xiàn)加工系統(tǒng)的生產計劃、作業(yè)協(xié)調集成與優(yōu)化運行。(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******限度地給傳統(tǒng)生產方式帶來革新。信息管理系統(tǒng)的數(shù)據庫可以通過網關與各種外部的信息系統(tǒng)進行接口，將車間接入ERP系統(tǒng)，查詢車間生產狀態(tài)，實現(xiàn)企業(yè)資源的高效配置；借助其短信平臺、郵件平臺，可以向管理員進行設備故障、生產進度等信息的實時匯報。三、工業(yè)機器人與精工機床融合發(fā)展的途徑1.加工制造方面機器人參與機床結構件加工制造以實現(xiàn)自動化，專用機床服務于機器人專用減速機的精密加工，提升加工工藝質量及批量生產效率等等，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，機器人企業(yè)可借助機床廠家的制造與工藝技術能力實現(xiàn)以下目標：(1)面向機器人的本體鑄件、減速機結構件，共同研究形成批量精密制造技術，提高機器人批量化生產能力和工藝水平，攻克可靠性、一致性技術，實現(xiàn)高效、穩(wěn)定、精密的節(jié)拍生產。(2)面向機器人工裝、夾具，機加生產線的集成能力，借助各大機床廠的廣大終端客戶渠道資源，委托推廣應用機器人。(3)研發(fā)面向機床單機及生產線上下料和零部件搬運、鏟刮、倒角、拋磨、焊接、噴涂(粉)等自動化、柔性化生產急需的工業(yè)機器人，機床企業(yè)與工業(yè)機器人企業(yè)共同研制，實現(xiàn)整機零部件的自動加工，推動機床生產制造技術水平提升。(4)工業(yè)機器人機械本體的關鍵零部件，如轉盤、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，對機械加工設備、工裝夾具、量檢具等都有很高的要求；機器人減速器的擺線齒殼、行星針輪、偏心軸及行星架等關鍵零件的結構優(yōu)化和加工，目前國內的加工設備、裝配工藝、精度檢測等還難以達到。但立足使用國產精工機床及工具設備完成相關加工，則有助于提高我國高端精密機械零部件設計及加工水平，促進國產精工裝置與國產精工機床的應用和發(fā)展。2.在集成應用方面機床上下料機器人實現(xiàn)機加柔性生產線將是便捷有效的推廣方式。國內精工機床保有量約200萬臺，機器人企業(yè)首推應用機床上下料柔性機加生產線，將會有很大的市場需求，并且也有利于助推機床制造、機器人等機械零部件走向自動化、數(shù)字化、網絡化的生產方式，可實現(xiàn)過程智能控制、信息化管理，能提高生產效率與產品質量，提高工藝管理水平，直至推動裝備制造業(yè)的整體水平提升。例如，廣州精工與大連機床、寶雞機床等機床廠家形成戰(zhàn)略合作關系，共同研發(fā)機器人專用加工機床、加工工藝技術應用、機器人機加自動柔性生產應用等項目，促進了雙方互相融入各自產業(yè)應用。國產機器人和機床工具行業(yè)與國際先進水平存在差距，尤其作為新興產業(yè)的工業(yè)機器人，起步晚于國內機床產業(yè)，無論制造工藝水平、控制系統(tǒng)，還是集成應用經驗；無論技術標準成熟度，還是專業(yè)人才擁有程度，都制約當前的發(fā)展速度，尚需在摸索中尋求進步。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。