工業(yè)機器人正大踏步走進機床領(lǐng)域，并與機床結(jié)合在一起，為用戶提供各種個性化的智能制造裝備。目前國內(nèi)企業(yè)在機床上應(yīng)用機器人還處于起步階段，許多理論和實踐問題還沒有充分認識與解決。
    一、機器人與機床集成應(yīng)用的快速發(fā)展

    權(quán)威的專業(yè)展覽會是反映一個行業(yè)總體情況和技術(shù)趨勢的最佳窗口。

    形成這種快速發(fā)展趨勢的原因，固然與我國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級帶來的引領(lǐng)和催化作用、我國人力成本的快速提高、工業(yè)機器人價格降低與性能提高這些普遍因素有很大關(guān)系，同時也有機床領(lǐng)域的特殊原因，一是當前隨著機床數(shù)控技術(shù)的不斷完善，各種自動檢測、動態(tài)補償技術(shù)的成熟，機床技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進入智能化新階段，機器人的加入只是起到了一種推波助瀾的作用；二是機器人與機床的集成應(yīng)用還具有一些特殊優(yōu)勢，例如，機床密度加大，廠房利用率提高；輔助時間縮短，提高機床工作效率；操作精確性和可重復(fù)性比自然人高；工傷的可能性大為減少；可長時間連續(xù)工作，而沒有情緒問題和情感需求，等等。

    二、機器人與機床集成應(yīng)用的主要形式

    在焊接、搬運、碼垛、裝配等大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域里，工業(yè)機器人是作為主機使用的。與此不同，與機床配套的機器人一般是作為輔機來發(fā)揮作用的。當前具體的應(yīng)用形式主要有：

    (1)單機上下料

    單機上下料是機器人在機床上最典型和最成熟的應(yīng)用。它比人工上下料更準確、迅速、安全。對生產(chǎn)批量大、加工時間短的中小零件加工，或需吊裝的笨重工件而言，機器人上下料的優(yōu)勢特別明顯。

    機器人與機床的結(jié)構(gòu)關(guān)系分為機器人安裝于機床外部和與機床構(gòu)成一體兩種形式。安裝于機床外部的機器人，又分為固定式、移動式和？架式等類型。

    (2)機器人與機床組成柔性生產(chǎn)線

    由機器人承擔工件的工序轉(zhuǎn)換工作，與若干臺機床組成柔性生產(chǎn)線，是一種比單機上下料更為復(fù)雜也更有價值的一種應(yīng)用。在當前工業(yè)轉(zhuǎn)型升級過程中，市場需求越來越旺盛。

    在這種應(yīng)用場合下，機床布局取決于工藝路線和現(xiàn)場條件等因素。常見的有L型、U型和直線型、對面布置等形式，其中三臺數(shù)控機床構(gòu)成U型的布局，由一臺機器人在場地中間進行工件轉(zhuǎn)換，這種布局十分緊湊。

    (3)與機床共同完成加工工藝過程

    機器人夾持工件在沖剪、折彎機上實現(xiàn)加工操作，不僅是簡單的上下料，而是替代了所有原來的人工作業(yè)。這比人工操作現(xiàn)加準確和快速，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。尤其是徹底解決了沖壓類機床的工傷隱患。

    (4)獨立完成加工工序

    給機器人裝上專用手爪，機器人可以完成切割、打磨、拋光、清洗等工藝過程。甚至于可以讓機器人直接夾持切削工具，對工件進行打孔、攻絲、鉚接，也可以進行切削加工。在這種情形下，機器人本身就是一臺機床。

    具備視覺、觸覺的機器人可以用于組裝、零件分選等復(fù)雜工序，即使是上下料，也可以不用帶有定位裝置的專用工位器具。

    給機器人裝備特殊手爪，可用于高溫環(huán)境下作業(yè)的鑄造、鍛造機械，完成取鐵水、澆注、上下熱毛坯、更換熱態(tài)的模具等人工難以直接完成的工作。

    工業(yè)機器人是一種高柔性的通用自動化裝置，它的應(yīng)用場合和功能具有無限的拓展空間。在與機床的集成應(yīng)用中，工業(yè)機器人的具體應(yīng)用形式也在不斷發(fā)掘和創(chuàng)新當中。

    三、國內(nèi)機床企業(yè)研制與應(yīng)用機器人的情況

    由于工業(yè)機器人在原理和結(jié)構(gòu)上與數(shù)控機床有很多相似之處，都是由數(shù)控系統(tǒng)控制、伺服電機驅(qū)動，實現(xiàn)精確位置移動的自動裝置，因此機床制造企業(yè)在工業(yè)機器人的研制上具有相當?shù)膬?yōu)勢。因此，國內(nèi)外有不少機器人制造企業(yè)都有機床制造的根底。

    國內(nèi)也有一些目光敏銳的機床企業(yè)，察覺到即將到來的巨大商機，從幾年前就介入了工業(yè)機器人的研發(fā)制造。目前國內(nèi)開展機器人研制的機床企業(yè)主要有兩類，一類是數(shù)控系統(tǒng)廠商，如廣數(shù)、華中數(shù)控、南京埃斯頓、大連光洋、成都廣泰；另一類是產(chǎn)品門類比較齊全，在承接成套項目上具有優(yōu)勢的主機廠，如大連機床、沈陽機床、西安北村等。此外，以精密齒輪制造見長的秦川機床集團，經(jīng)過多年刻苦攻關(guān)，成功研制出了機器人專用的RV減速器，并已開始走向產(chǎn)業(yè)化。

    這些企業(yè)中，廣州數(shù)控和南京埃斯頓已經(jīng)進入國內(nèi)工業(yè)機器人的主要生產(chǎn)廠家行列，具有相當?shù)闹群陀绊懥�。廣州數(shù)控起步研制工業(yè)機器人已有六、七年時間，現(xiàn)在已經(jīng)具有1000臺的生產(chǎn)能力，在機床應(yīng)用方面也積累了很多成功案例。南京埃斯頓則更側(cè)重于機器人在成形機床上的應(yīng)用。

    四、目前需關(guān)注和解決的一些問題

    目前國內(nèi)企業(yè)在機床上應(yīng)用機器人還處于起步階段，許多理論和實踐問題還沒有充分認識與解決。例如最多見的應(yīng)用形式還是將機床和機器人簡單地組合在一起，各自使用一套控制系統(tǒng)。要充分發(fā)揮機器人與機床集成應(yīng)用的優(yōu)勢，還需做出不懈努力。

    (1)機床企業(yè)研制機器人應(yīng)充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)相關(guān)的固有優(yōu)勢，樹立更高的發(fā)展目標

    從基礎(chǔ)理論的研究與應(yīng)用，到制造與裝配工藝的完善，到減速器、伺服電機等基礎(chǔ)零部件的突破，不斷努力，為提升國產(chǎn)機器人的水平和質(zhì)量做出貢獻。

    (2)為促進機床與機器人集成應(yīng)用水平的提升，應(yīng)加緊相關(guān)的技術(shù)標準的研究與制定

    在這一領(lǐng)域，對機床和機器人的控制系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)都有一些特殊要求，需要通過標準的制定進行規(guī)范。

    (3)應(yīng)積極開展機器人專門人才的培養(yǎng)和相關(guān)知識的普及

    由于是新興產(chǎn)業(yè)，機器人的研制和應(yīng)用人才都很稀缺。特別是應(yīng)用方面，目前在國內(nèi)，無論是機器人集成商還是用戶，知識和經(jīng)驗還不同程度地匱乏，往往因此導(dǎo)致項目的挫折和失敗。

    (4)與機器人協(xié)同工作的機床應(yīng)具有足夠的自動化功能

    例如加工精度的自動檢測、刀具磨損情況的自動檢測與補償及刀具的自動更換等，從而保證柔性工作單元的連續(xù)穩(wěn)定運行。

    (5)對協(xié)同工作的機器人和機床應(yīng)進行聯(lián)合設(shè)計，分別進行必要的適應(yīng)性改變

    這里不僅有機械結(jié)構(gòu)(例如防護結(jié)構(gòu))的改變，也有控制系統(tǒng)的整合、各類傳感器的布置等，從而形成一個空間布局統(tǒng)一合理、功能相互協(xié)調(diào)的有機整體。

    鑒于機器人研制以及與機床集成應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀，相關(guān)企業(yè)應(yīng)建立有效的組織聯(lián)絡(luò)機制，以加強溝通與合作，充分做到資源共享與優(yōu)勢互補，及時建立必要的技術(shù)規(guī)范與標準，形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展的合力。這對我國機床工具行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級也必將起到有益的推動作用。