【择要】本文先容了基于机器人的机械加工自动线的典范特点，论述了基于机器人机加自动线的构成型式，剖析了基于典范机器人的机加自动线的布局型式及每种布局的优缺点。提出了若何取舍合用于机加自动线的机器人，总结了基于机器人机加自动线的发展趋势。

机械加工由加工设备对金属毛坯件经由过程资料去除的方法，到达图样要求。现阶段，金属整机的机械加工多以金属切削的方法去实现，人为因素可招致整机的加工服从低、精度一致性好等。

跟着机器人技巧的不休开展，和生齿盈余的降低，基于机器人的自动化加工单位、自动化加工生产线已愈来愈多被采取。不只局限于较成熟的汽车缸体缸盖行业，现阶段正在各个行业范畴整机的加工皆朝着自动化的加工标的目的开展，包罗航空航天结构件、汽车发动机零部件现阶段皆曾经实现了自动化加工。

1.机器人机加自动线的特点及构成

基于机器人的机加自动线是散加工设备自动化、工件高低料自动化、工件定位夹紧自动化、工件运送自动化、排屑自动化、自动线连锁护卫自动化、工件与刀具自动检测及自动控制即是一身的自动化出产体系，存在优越的柔性，出产精度跟服从较下，大大降低操作者劳动强度，容易实现批量生产。其典范特点是将加工设备依照既定的工艺门路依次摆列，用机器人及自动运送安装、别的帮助安装等连接起来，使其按规定的顺序停止自动事情。

正在自动线中，工件以必然的出产节奏、依照工艺次序自动天颠末各个工位，自动实现预约的加工过程，终极造成及格的产物。

典范的机加自动线次要由机器人、加工设备、工艺配备、运送配备、帮助配备、控制系统等构成。基于工艺要求、工艺进程、生产率要求、自动化水平等因素，机加自动线的布局跟复杂程度不同很大。

机器人

加工设备的高低料安装次要由机器人或小车去实现，详细有桁架式机器人、枢纽型机器人、RGV与AGV小车、协作机器人等。此中，桁架式机械手与枢纽机器人承载量较小，承载较大的多用RGV小车去实现。可依据产线结构及工件巨细，停止工件运送设备跟机床高低料安装取舍。

加工设备

次要为数控机床，多存在封锁的加工区域，含有自动高低料门，具有自动交流刀具功用，自动排屑功用，有的借带无机内刀具丈量、工件检测体系。数控机床的取舍次要依据被加工整机的尺寸、加工精度跟出产类型等去停止，同时也要统筹加工服从跟加工稳定性，次要为立式加工中间、卧式加工中间、数控车床等。平常大批量生产选用组合机床，出产批量不大而品种繁多应选柔性加工体系。

工艺配备

次要包罗夹具体系、刀具体系、量具、辅具。此中，夹具实现对工件的装夹及转运，保障工件正在每次加工中流动不变靠得住。每次交流可能准确无误实现工件的定位及紧固，夹存在流动正在工位上的，也有随工件一路运转的随行夹具。

而刀具作为机加资料的去除对象，要保障刀具机能靠得住。生产线所用的刀具品种规格较多，还要保障能自动交流，那便要求每台加工设备具有自动交流刀具功用，具有本人的刀库及换刀机械手。同时依据须要可以配中心刀库，经由过程交换装置把刀库运到所需的设备上。为了把握刀库的利用环境，可装备RFID功用，把握每把刀具的使用寿命等环境。同时机床内借可装置对刀仪，对刀具的磨损、刀长、刀径、断刀等停止在线检测。

运送配备

次要包罗工件运送安装、储料安装等。工件运送安装担任工件正在分歧机加设备之间运行，多为链式、带式传递机构。储料安装也可称为料库，次要用来存储工件，包罗毛坯、半成品与废品，有单一线形、矩阵式平面库、环岛式等型式。可根据工件巨细、加工频次、场地面积等停止公道的料库取舍。

帮助配备

次要包罗荡涤安装、排屑安装等。针对机加自动线的连续高效加工，要保障将切屑实时顺遂消除出事情区，特别是夹具定位里的切屑，如消除没有洁净便会招致定位禁绝或毁伤工件，终极招致整机加工没有及格。是以，加工设备平常设置主轴中间出水、主轴环喷、顶棚喷淋等安装，鼎力冲洗工件及夹具概况，保障工件精确定位及装夹。

每台加工设备平常存在本人的排屑体系，而每台设备的切屑同一排入产线的接屑体系中集中处理，即集合排屑，集合排屑后可对积屑停止压块处置惩罚。

控制系统

自动化生产线的控制系统便像大脑一样，节制全部产线协同出产，对下位机的加工设备、运送设备、帮助安装等停止节制，实验同一调理经管，保障生产线按节奏有序停止。

智能的机加自动线次要包罗数据层、物理层跟人机交互平台。数据层次要担任数据的传输跟剖析，物理层与设备之间的数据交换次要依赖现场总线去实现。物理层平常包罗控制站、操纵站跟现场节制层，次要担任数据的网络跟遥感。人机交互平台令人与设备完美联合，保障产线精确、高效天实现既定加工。

2.机器人机加自动线典范布局型式

基于机器人的机加自动线，工件高低料的方法有采取桁架机器人、枢纽机器人、有轨自动化小车、AGV叉车、协作机器人等方法。

桁架式机加自动线次要由加工中间与桁架机器人构成，如图1所示。桁架机器人平常由主体、驱动体系与控制系统构成，也称直角坐标机器人，由两个或三个彼此垂直的直线运动去实现，直线运动容易实现齐闭环的地位节制，可到达很下的地位精度。

桁架型式次要为悬臂式、龙门式、天车式三种布局。悬臂式用来搬运较沉部件；龙门式布局，主横梁采取齿轮条加线轨传动，存在下刚性、负载重等特色，不会遭到物件重量限定，整体挪动非常灵巧；桁架机器人正在下空中运送整机，间接把被加工整机从一台机床输送到另一台机床上，桁架机器人兼有工序间运输跟自动高低料及物料反转展转等帮助功用。存在运送快速、精准、柔性，布局绝对简便，便于组合等优点。

枢纽机器人机加自动线次要由枢纽机器人与加工中间构成，此中枢纽机器人多为六轴工业机器人，平常由齿轮齿条驱动，正在加工中间后面的轨道上直线运转，造成第七轴，实现正在分歧加工中间间高低料及运输工件。如空中面积有限，枢纽机器人可安插正在桁架之上，桁架安插正在加工中间之间，使产线空间加倍松散。总之，枢纽机器人合用于各类机床的高低料，举措灵巧，结构紧凑，占地面积小。枢纽型机器人自由度下，事情空间比力年夜。可经由过程改换末尾执行器及相关夹具类型，停止换产，存在高效率、下稳定性、容易保护、柔性化等优点，可以知足分歧品种产物的出产。

枢纽机器人借可设置视觉体系，使产线加倍智能化。枢纽机器人也可用正在加工中间刀具的自动交流体系上，使产线加工中间的自动换刀加倍柔性化，晋升加工中间的加工服从。该型式自动线的料库平常安插正在产线的一侧，便于集中管理。

有轨小车式机加自动线次要由搬运小车、轨道、加工中间、料库等构成。小车平常存在三个直线轴：整体运动轴、伸缩轴、起落轴，有的另有第四轴的旋转轴。此中，整体运动轴可使小车正在各个工位的加工中间间运转；伸缩轴可伸长进入到事情区，之后起落轴升起，拖住工件托盘，之后缩回，到下一个工位起落轴再降低，伸缩轴再缩回，便实现了工件正在分歧工位之间的交流。该型式机加自动线可用于运送重质量工件，小车轨道可随需要随意率性加长，存在速率快、可靠性初等特色。该类产线的料库多安插正在加工中间的对面，根据产量需要，可为单层与多层平面库型式。

图4为由搬运小车构成的航空结构件生产线。因为航空结构件多采取年夜去除率的加工设备，故该类加工设备工作台垂直安插，工件正在高低料位停止程度上料与下料，之后翻起，再交流到RGV小车上，由小车运送到分歧地位机床停止高低料，料库也是垂直空中安插。虽然航空结构件皆很大，但这类长线结构方法占地面积小，结构紧凑。如斯达拉格的Ecospeed航空结构件自动线被使用于良多飞机结构件生产商。

AGV叉车式机加自动线次要由AGV叉车与加工中间、料库等构成。AGV加倍灵巧，柔性更大，生产线布局得以简化，削减了有轨小车的轨道，缩小了占地面积，开放性更好。自动化程度更高，可非常便利天与加工中间、物流体系实现自动对接，多台AGV叉车可构成多条柔性加工线，服从更高，加倍智能化。

3.取舍得当机加自动线的机器人

机加自动线型式多样，若何取舍一款得当于机加自动线的机器人呢？可存眷以下几个次要方面。

自由度

自由度即机器人的轴数，轴数越多机器人的灵活性也便越强。次要根据事情空间停止轴数的取舍。空间充足，平常四轴机器人便可实现指定事情。若是空间狭小，须要制止阻碍就要取舍更多轴数的六轴机器人，再加上直线挪动轴组成七轴。

负载

要根据工件的重量，重量太大的只能使用工业机器人去实现，协作机器人承载较小没法知足，重量巨细依次可取舍RGV小车、桁架机器人、枢纽机器人。

最大运动规模

要肯定好机器人的无效臂展及反转展转直径，要保障能抓取到方针工件，门路上不克不及有其他阻碍。

速率

若是要思量高低料的服从，还要取舍适合的机器人速率，优化门路计划，才气进步自动化服从。

反复定位精度

指机器人反复履行一个举措的地位准确性，只有反复定位精度下了，才气保障机器人每次皆停正在实际的方针地位。

此外，还要依据工件的多少外形、工艺特点、毛坯外形等，取舍适合的机器人。同时要根据出产车间的面积巨细及外形，思量何种布局型式的机器人更能顺应功课空间。机器人的取舍尽量要知足生产线的柔性化，以便顺应分歧品种、分歧特点整机的灵巧换产，进步生产线的利用率。

4.结语

跟着机器人技巧的不休开展及智能制造配备的渐渐壮大，机器人会被加倍普遍天使用于机加自动线中，以晋升加工服从跟精度稳定性。基于机器人的机加自动线将朝着高度智能化标的目的开展，是信息化与工业化深度融会的详细表现。

具有多传感器融会的智能化机器人、智能化数控加工设备、智能化工艺配备、智能化在线丈量部件、智能化物流运送安装等，与融会了进步前辈信息技术、制造技巧、自动化技巧跟人工智能技巧的高度柔性及集成的智能化生产线相结合，将进一步造成智能化加工车间，终极真正实现无人化、智能化加工正在机械行业各范畴的广泛应用。

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