數控機床（chuáng）智能化改造技術案例探討-機器人-數（shù）控機床市場網

您現在的位置：機器人> 加工與維修> 數控機床智（zhì）能化改造技術（shù）案例探討

數控機床智能化改造（zào）技術（shù）案（àn）例探討

2021-1-29 來源（yuán）：山西職業技術學院作者：蔡啟培　朱（zhū）東霞

摘要（yào）：以實（shí）現工件（jiàn）上下料為基本功（gōng）能（néng），以寶雞 CK7520 全（quán）功能數控車床和廣數 GSK RB08 搬運機器人作為改造實例（lì），介紹了（le）數控機床改（gǎi）造的整體思路、改造過程的 4 個階段及相關技術。改造過程中，首先根據功能需（xū）求步確定改造方案；其次，根據改造方案確定擬改造的設備，並對設備進行性能評估和調（diào）試，為改造技術的難點；最後，設備聯動調試階段，務必保證信息傳遞的完整性、準確性、適（shì）時性、穩（wěn）定性以及硬件配（pèi）置的合理性。隨著社（shè）會的發展，人力資源成本不斷提高，尤其對於一些重複性程度較（jiào）高、作業（yè）難（nán）度大、環境不適（shì）合人長時間作業的場合，數控機床的智能化改造將會極大地提高勞動生產率（lǜ），為企業節省人力、物力和財力。

關鍵詞：數控機（jī）床智能（néng）化機器人

1、數控機床智能化改造的意義

高度自動化（huà）的（de）無人車間，是近幾年我國製造（zào）業企業轉型升級（jí）的一個縮（suō）影。目前，工信部共啟動了 109 個智能製造試（shì）點，並取得了顯著成效。伴隨著智（zhì）能製造試點的推進，機器人（rén）的使用迅速增加，尤其（qí）適用（yòng）於（yú）作業難度大的行業、國際應用最廣泛的焊接領域以及（jí）高端應用（yòng）集中的汽車行業（yè）等。中國是一個傳統的機械製造大國（guó），但其（qí）裝備水平相對落後，自動化程度較低（dī）。特別是一些（xiē）老的機械製造廠，設備多是老式的數（shù）控機床，遠遠不能滿足加工要求，尤（yóu）其是自（zì）動化要求（qiú）。隨著社會的發展，人力資源成本不斷提高，尤其對於一些重複性程度較高、作（zuò）業難（nán）度大、環境不（bú）適合人長時間作業的場合，能夠實現基本裝（zhuāng）料、卸料等功能的自動化，將會極大地提高（gāo）勞動生產率，為企業節省人力、物力和財力（lì）。例如：根據某市人社部門對（duì）全市部（bù）分企業職工（gōng）的（de）工資收（shōu）入進行抽樣調查，經統計、匯總和分析，確定（dìng）了 50個工（gōng）種的勞（láo）動力市場工資（zī）指導價位，其中數控機床（chuáng）操作工月收入多在 4500 元上下，人力成本約 11 萬每年（按每台機床需 2 名工人計算）。每台數（shù）控機床改造的費用約為 10 萬（配置經濟型機器人），且改造後的設備可以持續性使用（正常維護 10 年左右），設備（bèi）改造後一人可以操（cāo）作多台機床。相比之下，雖然設備改造費用相對（duì）較高，但從（cóng）長遠（yuǎn）分析可（kě）以節省大量成本，且（qiě）可以克服工人操（cāo）作機床帶來的缺陷。

2、改造思路

根據改造後擬實現的功能，確（què）定（dìng）改造的總框架圖、總體方案以及改造流（liú）程等。數控機（jī）床智能化改造整體分為 4個階段——總體方案設計，設備選用，設備調試，設備聯（lián）動調試（shì）階段（duàn）。

3、總體方案設計

本次改造實例的背景為某企業加（jiā）工的零件多為（wéi）批（pī）量生產，企業目前具有多台數控（kòng）機床（chuáng）。改造（zào）的功能要求為數控加工過（guò）程中機器人（rén）完（wán）成給定工件的自動上下（xià）料（liào），實現工件加工的自動化控製。

3.1　數控機床改造方案

數控機床接（jiē）收機器人上料（liào）完成的信號（hào），並將工件加工（gōng）完（wán）成的（de）信號反饋給機器人，指導機器人（rén）完成下料工作。例如：當機器人完成上料動作，機器人發送信號到數控機床IO MODBUS 模塊（kuài）中的 X100.1，當數控機床 IO MODBUS模塊中的 X100.1 地（dì）址接收到（dào）信號，在調（diào）用循（xún）環啟動命令，開始工件的加工。

3.2　機器人改造方案

機（jī）器人根據輸入信號的不同，完成上料、下料、適時發送到位信號的工作。機器（qì）人改造方案設計框圖如圖 1 所示，工步 1 為上料動作（zuò），工步 2 為下料動作。根據設（shè）計框圖，分配（pèi）的 I/O 地址如表 1 所示。

圖1　機器人（rén）改（gǎi）造方案設計框圖

表 1　機器（qì）人 I/O 地址分配

4、設備選用

設備評估的主要依據是保證設備具有改造的可行性，且其性能（néng）能夠達到既定的功能要求。本次改造擬實現數（shù）控車床和工業（yè）機器人協（xié）調動作，完成設備的自動上下料等基（jī）本功能自動化，要求機床（chuáng）具備液壓（yā）卡盤、自動防護門等（děng）結構（gòu）。因此，數控機床選用寶（bǎo）雞CK7520

全功能數控車床，係統（tǒng）采用 FANUC 0i-TC 係統，寶雞機床廠生（shēng）產，後置（zhì）刀架，機床（chuáng）設置 12 刀（dāo）位，但（dàn）是機（jī）床防護門開關需改造為氣動控製。機器人選用廣數 GSK RB08搬運機器人，GSK RB08 型機（jī）器人可廣泛應用於物流搬運、機床上下料、衝壓自動化、裝配、打磨以及拋光等用途（tú）。

5、數控機床調試

數控機床結構複雜，產生故障的原（yuán）因（yīn）很多，因此需（xū）要對（duì）機床進行嚴密的故障排查。常見故障包括係統故障（zhàng）、電氣故障和機械故障（zhàng）。數（shù）控係統故障分析的常見方法有目測、觸摸檢測、通電檢測、儀器檢測、可編程器的檢測分析以及備件替（tì）換診斷法。

現場診斷是進行故障排查的核心內容，診斷的內容包括初步尋找故障發生的部位、檢查係統（tǒng）與外圍線路的連（lián）接、具體分析和排（pái）除故障（zhàng）（如采用替（tì）換故（gù）障配件（jiàn）的方法排（pái）除故障）、運行機床驗證數控係統能否恢複正常等。一些特殊情況下，需要（yào）對元器件進行定位檢測。

6、工業機器人性能測試

根據設（shè）計方案，機器人擬實（shí）現的功（gōng）能包括機械手抓取工件、移動工件到卡盤位置、適時的發（fā）送到位信號以及返回倉儲位置等。因此，本設備的性能測試內容包括：檢查路線（xiàn）、開關位置、指示燈等，使其均處於正常狀態；測試輸入、輸出地址，保證其在正確狀態。可以根據設計方案，對擬使用的 I/O 地址（zhǐ）進行簡單的調（diào）試操作；功能的模擬（nǐ）或調試。通過錄入程序，驗證機器人是否可以完成既定功能。部分程序如下（以（yǐ）下為工步1上料程序）。工步 1 部（bù）分程序：

7、設備（bèi）聯動調試

數控（kòng）機床與機器人之間的聯動調試為改造的難點之一，涉及眾多技（jì）術難題。尤其在數控機床與機器人協同工作的過程中，必須保證信息傳遞的完整性、準確性、適時性、穩（wěn）定性以（yǐ）及硬件配置的合理（lǐ）性、經濟型。FANUC 係統（tǒng）與外（wài）圍設備的常見協（xié）調方（fāng）法有 3 種：

（1）FANUC 係統（tǒng）主板增加擴展板，但是費用高，所以（yǐ）9 成的自動化（huà）公司通過 FANUC IO 點（diǎn）方式與第（dì）三方 PLC 通信；

（2）一般總控 PLC 和 FANUC 係統之間通過 IO 點連接，但是存在以下問題：電器櫃中電纜多，容易混亂；需要查找設備（bèi）不用的 IO 點，對工程人員的（de）技能要求較高，且（qiě）存在一定的風險；需（xū）要根據 IO 點數量調整電纜的規格；

（3）FANUC 公司推出的 IO-MODBUS 模塊價格相對便宜，連接方（fāng）便，采用獨立的 IO 點不易出錯。

本案例改造的功（gōng）能相對簡單，因此（cǐ）采用 IO-MODBUS模塊完成所需功能，選（xuǎn）擇輸入點 X100.0 和 Y100.0 作為 IO-MODBUS 模塊與機（jī）器人的輸入（rù）和輸出地址，通過 PMC 操作界麵（miàn）完成 I/O 模塊的地址分配。為滿足工業機器人在數（shù）控機床上（shàng）的某些功能，必須對數控機床軟件（jiàn）進行二次開發，按照設計方案編製係（xì）統梯形圖。

8、結語

針（zhēn）對目前製造業（yè）的技術裝備（bèi）現狀對傳統數控設（shè）備進行（háng）改造，使其不僅滿足機床應有的加工要求，而且能（néng）夠完成基本的裝、卸料等任務。用現代先進（jìn）技術改造和提升舊的設備，適應智能化設備的需要，是我國製造（zào）業的發展方向。對（duì）設備（bèi）的智能化改造涉及諸多技（jì）術方法，在實際過（guò）程中需根據具體情況選擇合適的設計方案，解決不（bú）同的技（jì）術難題（tí），以滿足不（bú）同企業的需求。

投稿箱：
如果您有機床行業、企業相（xiàng）關新聞稿件發表，或進行資訊合（hé）作，歡迎聯係本網編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相關信息（xī）

名企推（tuī）薦

業界視點

| 更多

行業數據

| 更多（duō）

博文選萃

| 更多