切削加工作业中的机器人应用之研究

汤方丽 王敬伊 王达理 席国防 武芳芳

摘要：社会的不断发展，科学技术也在不断地提升，为人们的生活提供更多便利，提高了人们的生活质量。现阶段网络基本趋向于全面覆盖，推进着智能时代的到来。我国各种样式的机器人也层出不穷，被应用于各种行业中去。特别是在加工行业中，一些基础性工作也被智能机器人所取代。机器人不仅能够节省大量的人力成本，还能改善生产环境质量，推动行业的长远发展。

关键词：切削加工行业;机器人;应用;智能时代

引言：智能机器人的应用不仅能代替人工操作一些简单重复、没有技术含量的工作，还能够帮助人们从事一些高危职业，保护人身安全。另外，机器人是严格按照程序执行的，所以操作更加规范，操作精度更加准确，提高行业产品质量水平，进一步为产品创造更多效益。所以本文主要针对切削加工行业中的智能机器人发展应用进行探讨。

一、在切削加工行业应用机器人的优势

在制造加工行业发展的潮流中，机器人的大量应用也代表着工艺时代趋向智能化发展。机器人应用是一项比较系统的工程，现阶段已经遍布工业的各个发展环节，例如从工程制造，到自动化数据监测预警等环节都涉及到了机器人，在一定程度上促进了现代工业的发展。在切削加工行业中，由于机器人灵敏性高，工作时间长等特点，正好满足了该行业的发展需求，所以被广泛应用。

切削加工行业中，机器人的存在一方面够提升产品整体的光和滑度，由于其力度控制都是由固定的代码程序设置的，所以对切割面的厚度会在大体上保持统一，并且通过机器控制对能源耗材量也会相对降低。另一方面，机器人不像人工一样会耗费体力和需要休息的时间，只要有充足的电源，做好日常机器内部维修，都能实现长期工作的目的。并且，对于周边工作环境也没有特殊要求，要知道加工业一般都是处于噪音较大，粉尘污染物较多的大工厂工作环境，人类在这样的工作环境下长期工作，必定会对自己的身体健康造成影响。但是机器人并没有这方面的要求，所以其可塑性较大，能够代替人工在恶劣的环境下进行工作，从而加快行业的生产速度，提升行业的经济效益。另外，由于机器人其本身就是程序设定开发出来的，其本身还存在一定程度的生产潜能，例如可以让科技人员根据工程项目需求对机器程序设定进行更改，让机器人在完成切割工作时，对于不同项目表现不同的控制力度以及切割厚度等满足各个工作需求。从整体层面来看，在加工行业中使用机器人不仅能减少时间投入，降低生产成本，提高产品的质量，还能保障人员的生命安全，提高企业的经济效益。

二、在切削加工行业中应用机器人的研究

（一）切削加工行业机器人的应用问题研究

机器人的应用形式主要有两种类型，一种是通过视频示范观看再进一步进行控制学习，最后对情境进行重现，实现对机器人的控制，另一种则是通过离线编程的方式进行控制机器人的切削操作。但是这两种操作方式在操作精度上还是会存在误差，不能够及时地在线调整，对整体的运行轨迹不能进行有效的实时把控，有时候大距离的操作偏差会导致整体质量下降。如果确实想要进行调整的话，只能以离线的方式对整个程序进行整改，这种方式不仅要求操作人员的科技水平较高，还需要投入大量的资金，最终将会导致整个工程的经济效益下降。现阶段，大量的科技人员正在努力提升在线调整機器轨迹的科技研究水平，这种技术的应用能够实时监控机器人的操作轨迹，并且对出现偏差的环节进行及时的调控，进一步提升机器工作的准确度，让工作人员对整个工作环节有整体的把握。

另外机器正常工作的过程中，经常会出现一些程序故障，如突然停工的机器故障，在每天开工启动机器时，也会由于大量的动能产生而造成机器末端的大幅度颤动。当机器运行时，遇到一些硬度较大的器具也会出现剧烈震动。这些问题的出现，导致机器本身原本设定的切割精度被影响，最终使得产品质量不能达标，降低行业的经济产出。另一方面，机器的大幅度震动会对机器内部的零件产生较大程度的磨损，破坏机器自身的结构稳定性，大大缩减了使用寿命，而且如果没有及时的检修，还有可能在使用过程中发生突发事故，造成人员伤害，为安全事故的发生埋下隐患。

为了能够降低机器在运行过程中的震动幅度，必须要对机器自身的稳定性加以维护，通过控制机器的位移距离，以及机器的运行速度和机器内部压力的控制等多方面提升机器执行切割工作的稳定性从而保证切割精度。以上这些操作程序，最终都归结为对切割加工作业的路径进行控制，可以通过仿真模拟演练的方式，对所有路径都进行操作演练，最后得到最佳的控制数据，寻找出最佳的运动路径从而减少机器光内部震动，降低机器的内部损耗。

（二）切削加工行业机器人的应用轨迹分析

机器人在切削加工行业中的控制重点就是对应用轨迹进行系统划分，主要是通过对机器在运行过程中的位移距离进行控制，对机器内部运行速度以及加速度进行合理设定，并对机器内部施加一定程度的压力，来保持机器的稳定性。对运动轨迹的控制可以其内部的末端操作器设定代码程序，以数学函数的形式对路径进行规划，并利用物理学知识对机器的运行速度，加速度以及内部压强进行数据监控。

在对运行轨迹进行调改时，一定要依据机器本身的参数设计来设定合理的运行程序，对于机器来说，由于本身的参数设定，将导致一些比较高级的程序无法运行，强行运行还会导致整个程序错乱，所以一定要利用好各种信息参数，对机器本身的运行路径加以设定，从而保证机器人的工作精度，确保切割面能够保持适当的光滑度，也不增大机器内耗。

（三）切削加工行业机器人的应用轨迹设计

首先通过集成系统线路，把不同的纤维材料进行组合，利用纤维材料的张力从而使内部结构的紧张度满足生产需求，进行模块标准化加工。在分析切削加工机器人的运动轨迹时，首先需要对机器内部的结构参数进行分析，通过对质点的坐标进行描述分析，不同的质点通过位移的方式实现路径的变化，再利用动力学的方程进行验证不同路径的可行性。在对机器人的运行力度进行控制时，可以通过安装机器内部的压力传感器，对压力数值进行合理的监测，最后，在执行切割工作时，一定要保持机器内部的通讯信号保持畅通，能够及时地接收切割信息，按照特定的切割路径执行操作程序。

结束语

在切削加工行业中，智能机器人的应用，不仅能够帮助工作人员开展基础繁琐的工作，节省了行业的人力支出，另外智能机器人的高效性，可以实现长期持续作业的目的，带动了产业经济产出。目前来看，智能机器人技术在运用方面还存在一定的缺陷，人员对于机器人的控制操作理论知识有所欠缺，本文也对机器人在切削加工行业中的应用进行了剖析，并提出了相应的控制措施，希望能够提高机器人的工作精度。

参考文献：

[1]卢葵.切削加工作业中的机器人应用之研究[J].信息记录材料，2018，19（11）：73-75.

[2]李海龙. 切削加工机器人去除锻件裂纹的轨迹规划研究[D].兰州理工大学，2018.

[3]陈首彦. 机器人的切削加工模型及其控制方法研究[D].华南理工大学，2017.

[4]吴涛. 工业机器人切削加工离线编程研究[D].浙江大学，2008.