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摘要：本文根據數控技術的基本思路，對數控技術的發展進行敘述，總結出機械制造中智能機器人數控技術的有效應用。

關鍵詞：數控技術;智能機器人;機械制造

引言

人們對機械制造設備的要求越來越高，因為未來產品需具備制作精度高、生產投放周期短、個性化定制、批量小、種類多等特點，而傳統的老式設備不能滿足相關要求。智能機器人數控技術不僅是現代機械設備復合化、智能化、自動化的基礎，也是現代制造機械的核心。所以，在制造業與經濟發展中，智能機器人數控技術占據著不可或缺的地位。本文旨在詳細介紹數控技術的原理、發展及其在各個領域的應用。

1智能機器人數控技術基本思路

智能機器人數控技術，即為了實現制造生產過程中傳統人力操作轉化為自動化或半自動化，憑借電腦編程對機械加工進行控制的一項技術。數控機械操作臺，如圖1所示。數控技術將光機電技術、計算機技術及傳統機械技術相結合，故其優點具有整合性，表現為高精度、自動化或半自動化、高效率、有效節約人工成本。

數控技術的基本設計思路：

（1）技術人員通過測量相關產品，獲得相關數據和圖紙；

（2）通過編程軟件，將所需加工產品的加工數據轉化成相應程序；

（3）將程序進行現場數控設備的拷貝，如智能機器人、數控機床等；

（4）技術人員調控程序開始生產。編程過程中，為了避免人工手動編程，辦公軟件大都可以實現在電子圖紙到程序的直接轉變。數控技術工作時，以計算機程序為基礎，不僅需要編碼器、傳感器等電子設備，還需要自動控制技術。

智能機器人數控技術的優點表現為：

（a）能夠靈活調整，如所生產的零件需要尺寸調整，只需調整數控設備參數；

（b）能夠實現復雜產品的加工，如憑借機器人手臂可以實現多種復雜多面體或復雜零部件的加工；

（c）定位相對簡化，傳統工藝一般邊定位邊加工，而數控設備完成一次定位后可以完成多個產品尺寸的加工；

（d）模塊化應用使效率大幅提高，如沖孔數控機床工作時，數控設備會自主調整模塊沖頭直徑完成生產，不再需人工選擇沖頭；

（e）有利于制造生產中其他技術的應用，如自動化控制技術、計算機輔助制造、相關電子技術等。

可見，數控技術大幅提高了機械制造的效率、質量、功能，使傳統制造業發生了翻天覆地的變化。

2數控技術的發展

目前，我國在實際生產中還需要進口大量高復雜度、高精度的數控系統和設備，但發展智能機器人數控技術在我國勢在必行。機械制造技術的自動化、網絡化、集成化成為新時代的發展方向，數控技術的發展趨勢是智能化、復合化、多功能化。

3數控技術在機械制造中的應用

3.1零件加工

以某個零件的制造為例，如圖3所示，對一個圓弧等分孔群進行加工，以A度為起始角，然后每隔B度進行一次鉆孔，鉆孔的深度是Z，鉆孔數量為H，此零件的圓中心為O，圓弧等分孔進行宏程序加工。零件加工時，可以采用智能機器人數控技術宏程序完成參數化加工，調用語句XYZRFIABH、Pxxxx、G65，宏程序的程序號為xxxx。其中，Y、X是圓的中心坐標，然后分別是增量角度、起始鉆孔角度、圓半徑、切削進行的數度、鉆孔的固定循環點坐標、鉆孔深度及數目孔。該零件的圖心坐標是（100，50），圓的半徑是100。在對該零件進行數控加工時，要調用H8、B45、A15、100、I、500、F、R30、Z-50、50、Y、X100、Pxxxx、G65，這樣就能完成同類零件的數控加工。

3.2軌跡規劃

機械加工過程中，工業機器人可以有效完成多種不同的運動軌跡以滿足生產。機器人運動軌跡生成直接影響零件加工的形狀和精度，如機器人自動拋光系統與CAM軟件模塊為基礎，再運用UGCAM軟件中的多軸銑加工功能模塊，從而獲取型腔表面的有效信息；之后利用輔助區域驅動法映射生成復雜型腔表面的多軸數控加工軌跡，對工藝參數進行調節，然后將多軸數控加工軌跡有效轉化成機器人拋光加工軌跡，從而有效進行零件拋光。

3.3離線編程

機器人可以通過離線進行機械裝置的編程，而該功能的智能性與靈活性完全取決于機器人是否具有良好的編程能力。機械加工過程中，它的應用范圍一直在不斷擴大，同時也增加了其工作復雜程度，逐漸取代了傳統的數控機床加工。例如，以CAD圖形的仿真方法及離線編程為基礎，利用機器人來輔助彎曲金屬板，利用CAD信息輔助設計機器人單元設計等。或以REISRV16OS機器人作為仿真加工的平臺，隨之建立工業機器人削加式的原型系統，同時建立后置處理系統平臺，有效完成3D、2D的樣件加工。

3.4剛度

對于工業機器人加工穩定性及其質量的影響，剛度是極其重要的優化性能。目前，機器人已經替代了傳統的機械加工中設備CNC，但生產過程中的一些高剛度、精度要求方面仍然存在局限性。為此，對機器人機械加工方面的剛度性能進行進一步優化，以傳統的剛度映射為模型，通過辨識實驗獲得機器人關節剛度。對機器人的關節角度及加工位置進行約束，以機器人末端剛度橢球沿待加工曲面主法矢方向的半軸長度為優化指標，采用遺傳算法進行機器人姿態優化。同時，建立較為穩定的剛度數學模型，確定剛度參數，再給予末端執行器力矩和力。優化工業機器人的零件加工過程，建立機器人剛度模型，檢測合成零件的信息，并綜合末端執行器相應的切削力，判斷最佳切削力，找到機器人最好的加工位置。

4結語

機械制造行業對經濟效益的提升具有重要意義。鑒于我國智能機器人數控技術在機械制造中的應用尚不發達，我國需要加大力度做好數控技術的研發與應用。

參考文獻

[1]徐鵬程，端木軍，馬元業.自動，智能，智慧———從產品規格識別方式看智能制造的發展[C].2016年中國家用電器技術大會論文集，2016.

[2]劉湃.淺談數控技術的發展及其在機械制造中的應用[J].機電信息，2012，（3）

作者：魏志麗 單位：廣東松山職業技術學院