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     數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)應(yīng)用最廣泛、數(shù)量最多的機(jī)械設(shè)備，對(duì)廣大工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展起到了極其重要的作用。在當(dāng)前倡導(dǎo)“工業(yè) 4.0”與“中國(guó)制造 2025”戰(zhàn)略的背景下，智能化制造已成為制造業(yè)發(fā)展的方向，而傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床已無(wú)法滿足現(xiàn)代企業(yè)智能化生產(chǎn)的需要。因此，推動(dòng)智能化技術(shù)改造尤為重要，對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行智能化升級(jí)改造已成為一項(xiàng)十分重要的工作。近年來(lái)，以工業(yè)機(jī)器人為代表的關(guān)鍵技術(shù)裝備發(fā)迅速，為深入推進(jìn)智能化升級(jí)奠定了一定的基礎(chǔ)。探討將工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床相結(jié)合，運(yùn)用自動(dòng)測(cè)量技術(shù)和刀具自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，組成智能制造單元，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的智能化升級(jí)。

    選用的數(shù)控機(jī)床為湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)有的一臺(tái)KVC650 立式加工中心。機(jī)器人采用現(xiàn)有的一臺(tái) ABB 工業(yè)機(jī)器人，完成工件的上料、下料及搬運(yùn)工作。增加自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)工件進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，配置自動(dòng)刀具檢測(cè)系統(tǒng)，構(gòu)造成一個(gè)基本的智能制造單元，實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工過(guò)程的智能化。所有控制流程由數(shù)控機(jī)床通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。

 

 

     KVC650 型加工中心是三軸控制數(shù)控機(jī)床，可控制 X、Y、Z三軸聯(lián)動(dòng)進(jìn)行直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)。該機(jī)床配備有自動(dòng)換刀裝置，刀庫(kù)容量為 10 把刀具?？勺詣?dòng)連續(xù)地進(jìn)行鉆、銑、鏜、攻絲加工和輪廓的粗、精加工。該機(jī)床選配 FANUC 0iMB 數(shù)控系統(tǒng)。主要規(guī)格參數(shù)如下：

    控制系統(tǒng)框圖如圖 2 所示，CNC 數(shù)控裝置作為智能制造單元的控制核心，所有控制指令由 CNC 控制系統(tǒng)發(fā)出，工業(yè)機(jī)器人協(xié)助完成工件的上、下料及搬運(yùn)工作。自動(dòng)測(cè)量裝置分為兩部分，測(cè)頭和接收器，測(cè)頭安裝在刀柄上，由數(shù)控程序控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，接收器安裝在機(jī)床本體上，接收來(lái)自測(cè)頭的信號(hào)。氣動(dòng)平口鉗完成工件的夾緊和松開(kāi)，防護(hù)門由氣缸驅(qū)動(dòng)起安全防護(hù)作用。工件料架存放待加工毛坯和加工好的成品。

 

   

    數(shù)控程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)加工過(guò)程的控制，按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕（或遠(yuǎn)程啟動(dòng)按鈕），主程序運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。機(jī)床各軸運(yùn)行到指定位置，平口鉗松開(kāi)，防護(hù)門打開(kāi)。同時(shí)判斷料架是否有料，沒(méi)有料發(fā)出缺料信號(hào)，如果有料，數(shù)控機(jī)床發(fā)出上料指令，機(jī)器人將毛坯從料架搬運(yùn)到數(shù)控機(jī)床平口鉗位置，平口鉗夾緊上料完成。數(shù)控機(jī)床自動(dòng)對(duì)刀，運(yùn)行加工程序，加工完成運(yùn)行測(cè)量程序，判斷零件是否合格，如果不合格，發(fā)出不合格報(bào)警，合格則運(yùn)行下料程序，判斷加工零件數(shù)是否達(dá)到設(shè)置值，少于設(shè)置值，繼續(xù)運(yùn)行上料程序，加工下一個(gè)零件。如果零件加工數(shù)量達(dá)到設(shè)置值，程序結(jié)束，實(shí)現(xiàn)零件自動(dòng)加工。工作流程如圖 3 所示。

 

 

    數(shù)控機(jī)床需要設(shè)計(jì)的程序有自動(dòng)上料和下料程序、防護(hù)門自動(dòng)開(kāi)關(guān)程序、精密氣動(dòng)平口鉗程序及自動(dòng)測(cè)量程序。機(jī)器人設(shè)計(jì) 4 個(gè)工作位置，機(jī)器人初始位置、機(jī)器人平口鉗位置、機(jī)器人料架毛坯位置和機(jī)器人料架成品位置。機(jī)器人根據(jù)數(shù)控機(jī)床CNC 發(fā)出的指令，移動(dòng)到相應(yīng)的工作位置。每次裝卸完工件，機(jī)器人回到初始位置。

    通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床智能化升級(jí)的研究，將工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使數(shù)控機(jī)床的智能化水平大幅提升。實(shí)現(xiàn)省工省力、提高效率、保證質(zhì)量，滿足智能制造的要求。通過(guò)進(jìn)一步研究，還可以將這些技術(shù)擴(kuò)展到工業(yè)生產(chǎn)中，具有非常廣闊的發(fā)揮空間，為企業(yè)數(shù)控機(jī)床的智能化升級(jí)改造提供借鑒。