智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用分析

廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院 黃東

現(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中得到廣泛應(yīng)用，智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)可以幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。因此，我們應(yīng)該探索這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，大力發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)。本文探討了智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀，以及智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)，分析了智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的優(yōu)勢(shì)，研究了智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用，以及具體應(yīng)用領(lǐng)域，以供參考。

1 智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀

智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)指的是將人工操作轉(zhuǎn)化為半自動(dòng)化操作或者自動(dòng)化操作的技術(shù)，其技術(shù)由機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種技術(shù)構(gòu)成。目前，使用這一技術(shù)的過(guò)程為：人員利用技術(shù)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量、記錄；通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為程序代碼；使用智能機(jī)器人、數(shù)字機(jī)床等設(shè)備，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)制造產(chǎn)品。在利用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)的過(guò)程中，操作人員需對(duì)程序進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)實(shí)際的工作情況。在傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)無(wú)法滿足產(chǎn)品制造需要的情況下，愈來(lái)愈多的工廠應(yīng)用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)，利用這一技術(shù)提高生產(chǎn)效率及質(zhì)量，并且增加機(jī)械產(chǎn)品的功能。

2 智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 集成化

智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)可促使信息集成化，使生產(chǎn)效率得以提高。在傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)模式當(dāng)中，各類與生產(chǎn)相關(guān)的系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)較少，集成化程度不高，以至于生產(chǎn)效率長(zhǎng)時(shí)間處于較低的水平，阻礙了企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)后，操作人員可利用其中的信息集成化技術(shù)改進(jìn)操作系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的控制，使得生產(chǎn)效率明顯提高，幫助企業(yè)提升經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 精細(xì)化

隨著居民對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求提升，機(jī)械產(chǎn)品制造的和生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)也有所改變，否則無(wú)法滿足居民對(duì)產(chǎn)品的要求。而要滿足生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，則需改變生產(chǎn)條件。智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)可提升機(jī)械產(chǎn)品制造的生產(chǎn)條件，使得產(chǎn)品更易符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。以往的生產(chǎn)模式無(wú)法讓精密儀器達(dá)到新的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)用數(shù)控技術(shù)后，則可促使操作人員做到精細(xì)化管理，進(jìn)而做到精細(xì)化生產(chǎn)，充分提升了精密儀器的質(zhì)量，令精密儀器符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 自動(dòng)化

在傳統(tǒng)的機(jī)械制造模式中，存在較多人員操作的環(huán)節(jié)，令操作出錯(cuò)的概率處于較高水平。而在應(yīng)用數(shù)控技術(shù)之后，機(jī)械制造的自動(dòng)化程度得以提高，減少了制造過(guò)程中因人員失誤而出錯(cuò)的幾率。盡管這一技術(shù)不能應(yīng)用到所有制造環(huán)節(jié)，但是已經(jīng)減少了人員的使用，使得機(jī)械制造的速度與質(zhì)量提升，為新時(shí)代機(jī)械制造的發(fā)展提供技術(shù)方面的保障。

3 智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的優(yōu)勢(shì)

3.1 簡(jiǎn)化機(jī)械制造流程

在以往的機(jī)械制造過(guò)程之中，生產(chǎn)工序較多，且人員操作時(shí)需調(diào)整多個(gè)設(shè)備的參數(shù)，不但令生產(chǎn)過(guò)程處于不連續(xù)的狀態(tài)，也使得操作人員的工作量長(zhǎng)期處于較大的狀態(tài)，令操作人員常年承擔(dān)較多的勞動(dòng)任務(wù)。在機(jī)械制造中應(yīng)用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)后，可對(duì)各個(gè)生產(chǎn)工序進(jìn)行智能調(diào)整，并可根據(jù)制造情況減少某些工序，對(duì)于多個(gè)設(shè)備的參數(shù)，其也可自動(dòng)改變，令設(shè)備可滿足機(jī)械制造的實(shí)際需求。

3.2 提供機(jī)械制造精度

機(jī)械制造精度同產(chǎn)品質(zhì)量有較大關(guān)聯(lián)，通常情況下，制造精度較高時(shí)，機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量也較高。在傳統(tǒng)的機(jī)械制造中，因人員參與較多、工序復(fù)雜、制造過(guò)程不連續(xù)等，導(dǎo)致制造出錯(cuò)的幾率較大、制造精度較低。數(shù)控技術(shù)的運(yùn)用，不僅減少了人力的使用，還使得部分產(chǎn)品的制造進(jìn)入半自動(dòng)化的狀態(tài)，或者進(jìn)入全自動(dòng)化的狀態(tài)，令生產(chǎn)的不連續(xù)性減小，制造精度得以上升，產(chǎn)品制造時(shí)間得以縮短。

4 智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

4.1 激光測(cè)量

隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，許多居民及企業(yè)已可使用性能較好的機(jī)械產(chǎn)品，通過(guò)機(jī)械產(chǎn)品提升生活質(zhì)量及工作效率。在居民及企業(yè)的需求發(fā)生變化的情況下，機(jī)械制造企業(yè)不斷提高制造精度，以提升產(chǎn)品質(zhì)量、增加產(chǎn)品功能，促使產(chǎn)品滿足居民和企業(yè)的更多需要。在提高制造精度的過(guò)程中，智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)是不可忽略的技術(shù)，機(jī)械制造企業(yè)可利用該技術(shù)改進(jìn)測(cè)量技術(shù)，令生產(chǎn)精度大幅提升，促使生產(chǎn)設(shè)備在無(wú)人操作的條件下進(jìn)行制造。機(jī)械制造企業(yè)運(yùn)用這一技術(shù)改進(jìn)測(cè)量流程時(shí)，應(yīng)根據(jù)制造要求設(shè)定測(cè)量相關(guān)的參數(shù)與程序，然后使用合適的交互型機(jī)器人或傳感型機(jī)器人，通過(guò)其完成零件識(shí)別工作，獲取零件的各項(xiàng)數(shù)據(jù)[1]。此外，機(jī)械制造企業(yè)還應(yīng)利用其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能，增加制造機(jī)械部件的速度。以零件尺寸測(cè)量工作為例，機(jī)械制造企業(yè)可借助自主型機(jī)器人和激光測(cè)量技術(shù)，提升測(cè)量零件密度、垂直度、長(zhǎng)度等多項(xiàng)參數(shù)的效率，再將所有數(shù)據(jù)自動(dòng)輸入傳感設(shè)備，讓傳感設(shè)備將數(shù)據(jù)發(fā)送至其他設(shè)備，進(jìn)而將機(jī)械制造精度保持在標(biāo)準(zhǔn)值以內(nèi)，特別是將重復(fù)精度保持在0.2μm內(nèi)，將零件尺寸的分辨率保持在0.12μm內(nèi)。

4.2 零件加工

在涉及零件制造的工作中，機(jī)械制造企業(yè)可利用數(shù)控技術(shù)及傳感能力，通過(guò)宏程序進(jìn)行控制，從而保證零件的質(zhì)量。即使零件的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)較高，制造中需面對(duì)較多的困難，在借助數(shù)控技術(shù)及其傳感能力后，機(jī)械制造企業(yè)也可高效完成零件生產(chǎn)任務(wù)。某些零件的生產(chǎn)環(huán)境較為復(fù)雜，且存在著溫度較高等不良情況，如果使用傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)，就必須要讓大量人員參與生產(chǎn)。然而，人員長(zhǎng)期在復(fù)雜且惡劣的環(huán)境下工作，易發(fā)生精神疲憊等問(wèn)題，進(jìn)而引發(fā)生產(chǎn)事故。在零件加工中運(yùn)用智能機(jī)器人，人員即使未處于零件的生產(chǎn)車間，也可以對(duì)同生產(chǎn)相關(guān)的各類設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，改變零件的生產(chǎn)過(guò)程，保證各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的安全、穩(wěn)定[2]。以圓盤(pán)加工為例，當(dāng)金屬圓盤(pán)的半徑是100μm時(shí)，將半圓作為單位，在圓盤(pán)的邊緣部分開(kāi)鑿4個(gè)半圓槽。在開(kāi)鑿的過(guò)程中，需保持圓槽之間的間隔均勻。因其加工過(guò)程的復(fù)雜度高，機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)使用傳感型機(jī)器人，并且利用宏程序設(shè)定合適的參數(shù)與指令，讓生產(chǎn)設(shè)備依據(jù)指令進(jìn)行加工任務(wù)。

4.3 軌跡規(guī)劃

軌跡規(guī)劃工作影響著零件拋光質(zhì)量，然而，以往的機(jī)械制造模式無(wú)法提高該項(xiàng)工作的質(zhì)量，也就無(wú)法保證拋光質(zhì)量，乃至零件的精確度。傳統(tǒng)制造模式的主導(dǎo)者為操作人員，需要操作人員深度參與到相關(guān)工作中，同機(jī)械設(shè)備相比，人員控制精確度的能力較差，可能會(huì)對(duì)零件的整體性造成負(fù)面影響，甚至導(dǎo)致零件失去應(yīng)有的性能。機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)用交互型機(jī)器人進(jìn)行軌跡規(guī)劃，完成拋光工作，可保證拋光精度，避免零件在拋光的過(guò)程中受損，并且可節(jié)約材料的使用。運(yùn)用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行拋光任務(wù)時(shí)，機(jī)械制造企業(yè)需注意CAM模塊，其為自動(dòng)拋光系統(tǒng)的核心，關(guān)系著零件拋光質(zhì)量。企業(yè)應(yīng)為其配備UGCAM等軟件，以便其完成零件掃描工作，獲取零件內(nèi)部的參數(shù)。進(jìn)入拋光環(huán)節(jié)后，操作人員需處理零件內(nèi)部信息，然后通過(guò)輔助映射使相關(guān)設(shè)備根據(jù)提前設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行工作。

4.4 離線編程

在以往的機(jī)械產(chǎn)品制造模式中，操作人員需在準(zhǔn)備階段了解零件的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、用戶需要等，以便在生產(chǎn)階段控制零件的質(zhì)量、規(guī)格。傳統(tǒng)制造模式受到設(shè)備、技術(shù)等方面的限制，操作人員需耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，控制制造精度的能力也較弱，以至于無(wú)法有效控制產(chǎn)品的規(guī)格，使得產(chǎn)品實(shí)際參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)產(chǎn)生偏差。機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)后，就可利用離線編程讓設(shè)備智能調(diào)整生產(chǎn)工序、參數(shù)等，減少外界因素對(duì)機(jī)械制造的干擾，保證制造精度處于較高水平，進(jìn)而保證零件質(zhì)量。以彎曲金屬板的制造為例，機(jī)械制造企業(yè)通過(guò)CAD技術(shù)進(jìn)行離線編程操作，減少了制造中產(chǎn)生錯(cuò)誤的幾率[3]。某些機(jī)械制造企業(yè)將離線編程相關(guān)技術(shù)作為基礎(chǔ)，再構(gòu)建產(chǎn)品模擬加工系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)模擬產(chǎn)品制造過(guò)程，根據(jù)模擬系統(tǒng)中產(chǎn)生的問(wèn)題，制定預(yù)防方案以及問(wèn)題解決方案，保證了零件制造的持續(xù)性，進(jìn)而確保了產(chǎn)品制造效率。此外，機(jī)械制造企業(yè)可將離線編程與3D技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，讓模擬系統(tǒng)具備更好的可視化效果，促使操作人員直觀了解零件制造中的隱藏問(wèn)題，并根據(jù)問(wèn)題成因采取合適的解決方案。

5 智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)的具體應(yīng)用領(lǐng)域

機(jī)械制造同多個(gè)行業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，推動(dòng)機(jī)械制造的發(fā)展，即可推動(dòng)其他行業(yè)的發(fā)展。因此，我國(guó)在機(jī)械制造方面投入大量資源，積極推動(dòng)機(jī)械制造的升級(jí)，發(fā)展智能化機(jī)械制造體系。目前，我國(guó)的多個(gè)領(lǐng)域都已應(yīng)用智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)。

5.1 機(jī)床設(shè)備領(lǐng)域

在智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，將機(jī)床與該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，使得數(shù)控機(jī)床誕生并進(jìn)入實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。同傳統(tǒng)機(jī)床相比，深度結(jié)合了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床更為適合加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜度高的零件、技術(shù)精度要求高的零件，以及對(duì)生產(chǎn)周期有嚴(yán)格要求的零件。數(shù)控機(jī)床具備以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

（1）柔性高。在實(shí)際的機(jī)械制造中，無(wú)需大量更換工具，無(wú)需人員時(shí)常手動(dòng)對(duì)機(jī)床進(jìn)行調(diào)整，適用于生產(chǎn)任務(wù)頻繁變動(dòng)的機(jī)械制造企業(yè)，可為企業(yè)節(jié)約安裝其他工具的費(fèi)用。（2）加工質(zhì)量較為穩(wěn)定。當(dāng)數(shù)控機(jī)床和傳統(tǒng)機(jī)床處于同一生產(chǎn)環(huán)境時(shí)，數(shù)控機(jī)床的加工質(zhì)量較為穩(wěn)定，主要表現(xiàn)為走刀軌跡一致，使零件質(zhì)量得到保證。（3）加工效率較高。此類機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給量均較高，使得其可完成大量的強(qiáng)力切削任務(wù)。某些企業(yè)將其與刀庫(kù)結(jié)合使用，達(dá)成了通過(guò)一臺(tái)機(jī)床進(jìn)行多道工序的目標(biāo)，減少了不連續(xù)性，進(jìn)而縮短了周轉(zhuǎn)時(shí)間，提高了零件加工的效率。（4）改善了人員的勞動(dòng)環(huán)境。如通過(guò)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工，操作人員輸入程序并啟動(dòng)機(jī)床即可，無(wú)需深度參與到零件加工之中。在零件加工的過(guò)程中，操作人員的主要任務(wù)為設(shè)定參數(shù)、編輯程序、準(zhǔn)備工具、觀察零件加工的過(guò)程、對(duì)零件進(jìn)行檢驗(yàn)，勞動(dòng)任務(wù)接近于智力型工作，勞動(dòng)強(qiáng)度也相對(duì)較低[4]。

5.2 煤礦機(jī)械領(lǐng)域

近年來(lái)，我國(guó)將智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)與煤炭開(kāi)采設(shè)備相結(jié)合，提升了煤炭開(kāi)采的信息化水平與自動(dòng)化水平，提高了開(kāi)采效率，并降低了開(kāi)采的危險(xiǎn)系數(shù)，擴(kuò)大了煤炭開(kāi)采的規(guī)模。煤炭機(jī)械的制造流程較為復(fù)雜，且各個(gè)零件的制造需使用不同工藝，如使用以往的制造模式，難以提高制造此類機(jī)械的效率，引入數(shù)控技術(shù)后，煤炭制造的時(shí)間即有所縮短。此外，數(shù)控機(jī)床對(duì)操作人員的依賴更少，減少了人員失誤對(duì)零件加工造成的損害，優(yōu)化了零件加工的流程，幫助企業(yè)達(dá)成生產(chǎn)半自動(dòng)化乃至全自動(dòng)化的目標(biāo)。數(shù)控技術(shù)可以使掘進(jìn)過(guò)程中所使用的各類設(shè)備進(jìn)行整合，使得各類設(shè)備形成具備系統(tǒng)性的整體，更為高效地完成煤礦掘進(jìn)任務(wù)，讓煤礦開(kāi)采的難度得以下降，并且降低了人員參與危險(xiǎn)操作的頻率，有效減少了煤礦開(kāi)采過(guò)程中的人員傷亡。在煤礦開(kāi)采中使用數(shù)控技術(shù)時(shí)，某些企業(yè)并未采購(gòu)數(shù)控設(shè)備，而是對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造。以帶式輸送設(shè)備為例，其屬于煤礦生產(chǎn)企業(yè)的常用設(shè)備，在接受機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)的改造后，工作效率明顯提高，并帶動(dòng)了礦物提升系統(tǒng)自動(dòng)化水平的上升。

5.3 汽車及航天領(lǐng)域

智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)可推動(dòng)汽車及航天的發(fā)展。同其他行業(yè)相比，汽車與航天對(duì)制造精度的要求更高，且隨著時(shí)間增加而不斷上升。而為了滿足汽車與航天的制造精度要求，必須引入、發(fā)展數(shù)控技術(shù)。智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)不僅可幫助操作人員完成復(fù)雜的工作，而且可以幫助其完成危險(xiǎn)性較大的工作。就目前的情況來(lái)看，數(shù)控技術(shù)提高汽車與航天相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)水平，為企業(yè)和居民提供了性能更為出色的產(chǎn)品。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，減少了汽車生產(chǎn)、航天工業(yè)中的人工成本，提升了生產(chǎn)準(zhǔn)確性，對(duì)于汽車與航天具有重要意義。

5.4 工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中使用數(shù)控技術(shù)，有利于提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平。首先，工作人員將參數(shù)輸入操作系統(tǒng)，使得系統(tǒng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行工作。同時(shí)，啟動(dòng)自診斷功能，以盡早發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題。隨著數(shù)控技術(shù)深入生產(chǎn)流程的控制，企業(yè)可利用其對(duì)機(jī)械制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，從而保證制造質(zhì)量。其次，數(shù)控技術(shù)可減少工作人員直接接觸制造車間的次數(shù)，從而保障其身體健康[5]。某些領(lǐng)域的制造工作，如核工業(yè)領(lǐng)域，涉及到某些會(huì)產(chǎn)生不良影響的化學(xué)原料，長(zhǎng)期接觸，工人的身體健康會(huì)受到影響，而智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)可降低其接觸危險(xiǎn)化學(xué)原料的頻率，避免其身體受到化學(xué)原料的過(guò)多影響。

6 結(jié)語(yǔ)

總之，我國(guó)居民的物質(zhì)條件不斷提高，對(duì)于各類產(chǎn)品的質(zhì)量也有了更高的要求。為充分滿足居民的要求，各行業(yè)必須提升生產(chǎn)效率，改善制造精度。因此，各行業(yè)必須引入智能機(jī)器人數(shù)控技術(shù)，并且探索這一技術(shù)在制造中的使用，促使其有效改善產(chǎn)品質(zhì)量，以進(jìn)一步提升居民的生活質(zhì)量。

引用

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