智能机器人数控技术在机械制造中的应用分析

2023-01-05广东科学技术职业学院黄东

数字技术与应用 2022年12期

广东科学技术职业学院黄东

现阶段，随着科学技术的快速发展，智能机器人数控技术在机械制造中得到广泛应用，智能机器人数控技术可以帮助企业提高生产效率和质量。因此，我们应该探索这项技术的实际应用，大力发展这项技术。本文探讨了智能机器人数控技术的现状，以及智能机器人数控技术的特点，分析了智能机器人数控技术在机械制造中的优势，研究了智能机器人数控技术在机械制造中的应用，以及具体应用领域，以供参考。

1 智能机器人数控技术的现状

智能机器人数控技术指的是将人工操作转化为半自动化操作或者自动化操作的技术，其技术由机械技术、计算机技术等多种技术构成。目前，使用这一技术的过程为：人员利用技术设备进行测量、记录；通过计算机技术将数据转化为程序代码；使用智能机器人、数字机床等设备，结合相关数据制造产品。在利用智能机器人数控技术的过程中，操作人员需对程序进行调整，以适应实际的工作情况。在传统机械制造技术无法满足产品制造需要的情况下，愈来愈多的工厂应用智能机器人数控技术，利用这一技术提高生产效率及质量，并且增加机械产品的功能。

2 智能机器人数控技术的特点

2.1 集成化

智能机器人数控技术可促使信息集成化，使生产效率得以提高。在传统的机械产品生产模式当中，各类与生产相关的系统的关联较少，集成化程度不高，以至于生产效率长时间处于较低的水平，阻碍了企业提高经济效益。应用智能机器人数控技术后，操作人员可利用其中的信息集成化技术改进操作系统，加强对各个系统的控制，使得生产效率明显提高，帮助企业提升经济效益。

2.2 精细化

随着居民对机械产品的要求提升，机械产品制造的和生产标准也有所改变，否则无法满足居民对产品的要求。而要满足生产标准，则需改变生产条件。智能机器人数控技术可提升机械产品制造的生产条件，使得产品更易符合生产标准。以往的生产模式无法让精密仪器达到新的生产标准，而应用数控技术后，则可促使操作人员做到精细化管理，进而做到精细化生产，充分提升了精密仪器的质量，令精密仪器符合质量标准。

2.3 自动化

在传统的机械制造模式中，存在较多人员操作的环节，令操作出错的概率处于较高水平。而在应用数控技术之后，机械制造的自动化程度得以提高，减少了制造过程中因人员失误而出错的几率。尽管这一技术不能应用到所有制造环节，但是已经减少了人员的使用，使得机械制造的速度与质量提升，为新时代机械制造的发展提供技术方面的保障。

3 智能机器人数控技术在机械制造中的优势

3.1 简化机械制造流程

在以往的机械制造过程之中，生产工序较多，且人员操作时需调整多个设备的参数，不但令生产过程处于不连续的状态，也使得操作人员的工作量长期处于较大的状态，令操作人员常年承担较多的劳动任务。在机械制造中应用智能机器人数控技术后，可对各个生产工序进行智能调整，并可根据制造情况减少某些工序，对于多个设备的参数，其也可自动改变，令设备可满足机械制造的实际需求。

3.2 提供机械制造精度

机械制造精度同产品质量有较大关联，通常情况下，制造精度较高时，机械产品的质量也较高。在传统的机械制造中，因人员参与较多、工序复杂、制造过程不连续等，导致制造出错的几率较大、制造精度较低。数控技术的运用，不仅减少了人力的使用，还使得部分产品的制造进入半自动化的状态，或者进入全自动化的状态，令生产的不连续性减小，制造精度得以上升，产品制造时间得以缩短。

4 智能机器人数控技术在机械制造中的应用

4.1 激光测量

随着我国工业的快速发展，许多居民及企业已可使用性能较好的机械产品，通过机械产品提升生活质量及工作效率。在居民及企业的需求发生变化的情况下，机械制造企业不断提高制造精度，以提升产品质量、增加产品功能，促使产品满足居民和企业的更多需要。在提高制造精度的过程中，智能机器人数控技术是不可忽略的技术，机械制造企业可利用该技术改进测量技术，令生产精度大幅提升，促使生产设备在无人操作的条件下进行制造。机械制造企业运用这一技术改进测量流程时，应根据制造要求设定测量相关的参数与程序，然后使用合适的交互型机器人或传感型机器人，通过其完成零件识别工作，获取零件的各项数据[1]。此外，机械制造企业还应利用其神经网络功能，增加制造机械部件的速度。以零件尺寸测量工作为例，机械制造企业可借助自主型机器人和激光测量技术，提升测量零件密度、垂直度、长度等多项参数的效率，再将所有数据自动输入传感设备，让传感设备将数据发送至其他设备，进而将机械制造精度保持在标准值以内，特别是将重复精度保持在0.2μm内，将零件尺寸的分辨率保持在0.12μm内。

4.2 零件加工

在涉及零件制造的工作中，机械制造企业可利用数控技术及传感能力，通过宏程序进行控制，从而保证零件的质量。即使零件的生产标准较高，制造中需面对较多的困难，在借助数控技术及其传感能力后，机械制造企业也可高效完成零件生产任务。某些零件的生产环境较为复杂，且存在着温度较高等不良情况，如果使用传统的机械制造技术，就必须要让大量人员参与生产。然而，人员长期在复杂且恶劣的环境下工作，易发生精神疲惫等问题，进而引发生产事故。在零件加工中运用智能机器人，人员即使未处于零件的生产车间，也可以对同生产相关的各类设备进行调整，改变零件的生产过程，保证各个生产环节的安全、稳定[2]。以圆盘加工为例，当金属圆盘的半径是100μm时，将半圆作为单位，在圆盘的边缘部分开凿4个半圆槽。在开凿的过程中，需保持圆槽之间的间隔均匀。因其加工过程的复杂度高，机械制造企业应使用传感型机器人，并且利用宏程序设定合适的参数与指令，让生产设备依据指令进行加工任务。

4.3 轨迹规划

轨迹规划工作影响着零件抛光质量，然而，以往的机械制造模式无法提高该项工作的质量，也就无法保证抛光质量，乃至零件的精确度。传统制造模式的主导者为操作人员，需要操作人员深度参与到相关工作中，同机械设备相比，人员控制精确度的能力较差，可能会对零件的整体性造成负面影响，甚至导致零件失去应有的性能。机械制造企业应用交互型机器人进行轨迹规划，完成抛光工作，可保证抛光精度，避免零件在抛光的过程中受损，并且可节约材料的使用。运用数控技术进行抛光任务时，机械制造企业需注意CAM模块，其为自动抛光系统的核心，关系着零件抛光质量。企业应为其配备UGCAM等软件，以便其完成零件扫描工作，获取零件内部的参数。进入抛光环节后，操作人员需处理零件内部信息，然后通过辅助映射使相关设备根据提前设定的参数进行工作。

4.4 离线编程

在以往的机械产品制造模式中，操作人员需在准备阶段了解零件的生产标准、用户需要等，以便在生产阶段控制零件的质量、规格。传统制造模式受到设备、技术等方面的限制，操作人员需耗费较长时间进行参数设定，控制制造精度的能力也较弱，以至于无法有效控制产品的规格，使得产品实际参数与设计参数产生偏差。机械制造企业应用智能机器人数控技术后，就可利用离线编程让设备智能调整生产工序、参数等，减少外界因素对机械制造的干扰，保证制造精度处于较高水平，进而保证零件质量。以弯曲金属板的制造为例，机械制造企业通过CAD技术进行离线编程操作，减少了制造中产生错误的几率[3]。某些机械制造企业将离线编程相关技术作为基础，再构建产品模拟加工系统，在系统内模拟产品制造过程，根据模拟系统中产生的问题，制定预防方案以及问题解决方案，保证了零件制造的持续性，进而确保了产品制造效率。此外，机械制造企业可将离线编程与3D技术进行结合，让模拟系统具备更好的可视化效果，促使操作人员直观了解零件制造中的隐藏问题，并根据问题成因采取合适的解决方案。

5 智能机器人数控技术的具体应用领域

机械制造同多个行业的发展息息相关，推动机械制造的发展，即可推动其他行业的发展。因此，我国在机械制造方面投入大量资源，积极推动机械制造的升级，发展智能化机械制造体系。目前，我国的多个领域都已应用智能机器人数控技术。

5.1 机床设备领域

在智能机器人数控技术不断发展的背景下，将机床与该项技术进行结合，使得数控机床诞生并进入实际的生产环节。同传统机床相比，深度结合了数控技术的机床更为适合加工结构复杂度高的零件、技术精度要求高的零件，以及对生产周期有严格要求的零件。数控机床具备以下几点优势。

（1）柔性高。在实际的机械制造中，无需大量更换工具，无需人员时常手动对机床进行调整，适用于生产任务频繁变动的机械制造企业，可为企业节约安装其他工具的费用。（2）加工质量较为稳定。当数控机床和传统机床处于同一生产环境时，数控机床的加工质量较为稳定，主要表现为走刀轨迹一致，使零件质量得到保证。（3）加工效率较高。此类机床的主轴转速与进给量均较高，使得其可完成大量的强力切削任务。某些企业将其与刀库结合使用，达成了通过一台机床进行多道工序的目标，减少了不连续性，进而缩短了周转时间，提高了零件加工的效率。（4）改善了人员的劳动环境。如通过数控机床进行零件加工，操作人员输入程序并启动机床即可，无需深度参与到零件加工之中。在零件加工的过程中，操作人员的主要任务为设定参数、编辑程序、准备工具、观察零件加工的过程、对零件进行检验，劳动任务接近于智力型工作，劳动强度也相对较低[4]。

5.2 煤矿机械领域

近年来，我国将智能机器人数控技术与煤炭开采设备相结合，提升了煤炭开采的信息化水平与自动化水平，提高了开采效率，并降低了开采的危险系数，扩大了煤炭开采的规模。煤炭机械的制造流程较为复杂，且各个零件的制造需使用不同工艺，如使用以往的制造模式，难以提高制造此类机械的效率，引入数控技术后，煤炭制造的时间即有所缩短。此外，数控机床对操作人员的依赖更少，减少了人员失误对零件加工造成的损害，优化了零件加工的流程，帮助企业达成生产半自动化乃至全自动化的目标。数控技术可以使掘进过程中所使用的各类设备进行整合，使得各类设备形成具备系统性的整体，更为高效地完成煤矿掘进任务，让煤矿开采的难度得以下降，并且降低了人员参与危险操作的频率，有效减少了煤矿开采过程中的人员伤亡。在煤矿开采中使用数控技术时，某些企业并未采购数控设备，而是对原有设备进行升级改造。以带式输送设备为例，其属于煤矿生产企业的常用设备，在接受机电一体化数控技术的改造后，工作效率明显提高，并带动了矿物提升系统自动化水平的上升。

5.3 汽车及航天领域

智能机器人数控技术可推动汽车及航天的发展。同其他行业相比，汽车与航天对制造精度的要求更高，且随着时间增加而不断上升。而为了满足汽车与航天的制造精度要求，必须引入、发展数控技术。智能机器人数控技术不仅可帮助操作人员完成复杂的工作，而且可以帮助其完成危险性较大的工作。就目前的情况来看，数控技术提高汽车与航天相关产品的生产水平，为企业和居民提供了性能更为出色的产品。数控技术的应用，减少了汽车生产、航天工业中的人工成本，提升了生产准确性，对于汽车与航天具有重要意义。

5.4 工业生产领域

在工业生产领域中使用数控技术，有利于提高生产的自动化水平。首先，工作人员将参数输入操作系统，使得系统通过驱动设备进行工作。同时，启动自诊断功能，以尽早发现生产过程中的问题。随着数控技术深入生产流程的控制，企业可利用其对机械制造的关键环节进行控制，从而保证制造质量。其次，数控技术可减少工作人员直接接触制造车间的次数，从而保障其身体健康[5]。某些领域的制造工作，如核工业领域，涉及到某些会产生不良影响的化学原料，长期接触，工人的身体健康会受到影响，而智能机器人数控技术可降低其接触危险化学原料的频率，避免其身体受到化学原料的过多影响。