數(shù)控機械制造裝備創(chuàng)新開發(fā)進(jìn)展研究

【摘要】在這個現(xiàn)代化建設(shè)高速發(fā)展的新時代，數(shù)控機械飾演越發(fā)重要的角色，進(jìn)而對數(shù)控機械制造裝備有了更高的要求，所以該領(lǐng)域的深入研發(fā)也就顯得勢在必行。本文就數(shù)控機械制造裝備的創(chuàng)新與開發(fā)進(jìn)行了介紹與總結(jié)，以希能夠給予啟示與借鑒。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控；制造裝備；開發(fā)；創(chuàng)新

前言

機械制造裝備隨著機械制造業(yè)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變發(fā)生了巨大的變革。機械制造設(shè)備從主要是加工設(shè)備發(fā)展到如今包括加工設(shè)備、物流設(shè)備以及測控設(shè)備是隨著單機生產(chǎn)體制到先進(jìn)機械制造系統(tǒng)生產(chǎn)體制的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變的。本文進(jìn)行的關(guān)于數(shù)控機械制造裝備的創(chuàng)新開發(fā)的介紹與總結(jié)是對該領(lǐng)域未來發(fā)展趨勢的大致性引導(dǎo)。

1、虛擬樣機技術(shù)及其新產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用技術(shù)

虛擬樣機產(chǎn)品涵蓋了真實產(chǎn)品的全部關(guān)鍵特性，是產(chǎn)品的多領(lǐng)域數(shù)字化模型的集合，而虛擬樣機技術(shù)就是一種以虛擬樣機為基礎(chǔ)的數(shù)字化設(shè)計方法。為降低成本，提高效率，我們就需要從源頭抓起，在產(chǎn)品研發(fā)的初始期就應(yīng)盡早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的缺陷，在開始便加以改善，而通過對虛擬樣機技術(shù)的運用，就可以快捷高效地達(dá)到該目的。

相比較于傳統(tǒng)的技術(shù)，虛擬樣機技術(shù)更注重系統(tǒng)性，包括產(chǎn)品的整個生命線，對于各領(lǐng)域的虛擬化起到協(xié)同作用。在該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，研究的主要是創(chuàng)新設(shè)計方法和虛擬樣機仿真技術(shù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究有關(guān)于新產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用，已在方案的創(chuàng)新設(shè)計、修改、整機性能預(yù)測等多個方面進(jìn)行了應(yīng)用。

2、多軸聯(lián)動復(fù)合數(shù)控機床的新型研發(fā)

多軸聯(lián)動復(fù)合數(shù)控機床憑借其高精度，優(yōu)工藝以及廣用途，得到了愈來愈多的業(yè)界人士的高度關(guān)注，研制開發(fā)出了多類型具有不同作業(yè)功效的合成型數(shù)控機床。而比較具有代表性的多軸聯(lián)動復(fù)合機有六軸聯(lián)動混聯(lián)數(shù)控機床、六軸聯(lián)動臥式復(fù)合數(shù)控機床、五軸聯(lián)動復(fù)合激光加工機床，以下對其進(jìn)行逐個淺析。

（1）六軸聯(lián)動混聯(lián)數(shù)控機床

所謂混聯(lián)機床就是將串聯(lián)與并聯(lián)原理相結(jié)合。串聯(lián)原理，具有大作業(yè)尺度、簡潔運動算法的優(yōu)越性；但其各軸的運動誤差積累、懸臂結(jié)構(gòu)難以達(dá)到更高的剛度、運動件質(zhì)量過大就會影響速度的提升。而并聯(lián)機構(gòu)則有效地彌補了串聯(lián)機構(gòu)的缺點，運動誤差不累加，剛度也較高運動件質(zhì)量小，速度快。將這兩者相結(jié)合的混連數(shù)控機床取其利，去其弊，其發(fā)展與應(yīng)用前景都值得期待。

（2）六軸聯(lián)動臥式復(fù)合數(shù)控機床

HC80絕大部分的工序在一次裝夾過程中就可以完成，特別是對于有相對位置要求的工序。這種設(shè)計解決了物流長度過長、基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換過多，定位誤差過大，工裝夾具數(shù)量過大，占地面積過大，新產(chǎn)品實驗周期過長等一系列重大問題。可以有效地提高了生產(chǎn)效率。

（3）五軸聯(lián)動復(fù)合激光加工機床

SLC-1是以三軸聯(lián)動復(fù)合激光加工機床為基礎(chǔ)，進(jìn)行的進(jìn)一步的開發(fā)研究成果，可實現(xiàn)空間復(fù)雜曲面激光淬火、激光切割、激光焊接等激光加工。在創(chuàng)新過程中，將五軸和三軸的本質(zhì)區(qū)別作為了一個重點考慮方向。三軸加工時，在工件坐標(biāo)系中其刀具周線固定不變；而五軸加工中卻做了相應(yīng)的創(chuàng)新改變，刀具軸線設(shè)計成了相應(yīng)變化的，既保證了加工質(zhì)量也提高了切削效率，同時避免其它因素的影響。但需要注意的是，自主研發(fā)的開放式數(shù)控系統(tǒng)，隨著網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜程度的增加所需求解的非線性優(yōu)化問題也會復(fù)雜化，我們需要選擇最佳的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

隨著復(fù)合加工技術(shù)的發(fā)展大跨步發(fā)展，出現(xiàn)了多種組合的復(fù)合加工機床，有效地提高了加工效率。

3、機器人創(chuàng)新開發(fā)

機器人主要分為固定機器人和移動機器人兩大類。其中的移動機器人又可再分為輪式移動機器人、履帶式移動機器人、步足移動機器人。 自動導(dǎo)航輪式移動機器人包含了輪式移動機構(gòu)和作業(yè)操作機構(gòu)。 而對于只含輪式移動機構(gòu)的AGWMR也可將其稱之為“自動導(dǎo)航車”。

（1）自動導(dǎo)航輪式移動物流機器人

研發(fā)的輪式移動機器人主要分為兩類：①2自由度和3自由度的AGV，導(dǎo)航方法包括視覺、超聲波、無線遙控、激光掃描、陀螺、電子羅盤；②物流AGWMR，是由輪式移動機構(gòu)和作業(yè)機器人相結(jié)合，其移動機構(gòu)與AGV一樣，1～6個自由度的物流作業(yè)機器人組成了作業(yè)部分。

（2）自動導(dǎo)航牽引車AGT50

AGT50是輪式移動機器人，具有牽引移動功能，5000N的牽引力可以拖動多輛無人駕駛的拖車行駛。其導(dǎo)航方式與AGV相同，可作為參考選擇配置。其自主開發(fā)的開放式數(shù)控系統(tǒng)，可以根據(jù)現(xiàn)實情況智能性選擇可開環(huán)控制或閉環(huán)控制；其自動校正定位功能使作業(yè)更安全準(zhǔn)確。

（3）作業(yè)機器人

目前研發(fā)的作業(yè)機器人主要分為四大類，分別為：噴漆機器人、焊接機器人、切削機器人以及檢測機器人。其中焊接機器人采用激光焊縫跟蹤技術(shù)，而噴漆機器人采用的則是軌跡規(guī)劃技術(shù)。在大尺寸長距離的情況下進(jìn)行作業(yè)時，如大型罐、大型集裝箱、長管道等的噴漆、焊接、局部切削加工及檢測作業(yè)，上述機器人可以獨立進(jìn)行作業(yè)或者與AGV組成輪式移動運動機器人進(jìn)行作業(yè)。為滿足大尺寸、長距離情況下的作業(yè)位置和姿態(tài)定位要求，可將AGV與作業(yè)機器人自身位姿定位相結(jié)合，因為輪式移動機器人的作業(yè)精度低于上述作業(yè)的精度要求。

結(jié)語

經(jīng)過上述的分析與總結(jié)，可以看出在近些年來，我國隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)在數(shù)控機械制造裝備創(chuàng)新開發(fā)的領(lǐng)域上有了大跨步式的進(jìn)展，在提高生產(chǎn)效率的同時更加提高了生產(chǎn)質(zhì)量。該領(lǐng)域的發(fā)展不但創(chuàng)造了顯而易見的直接經(jīng)濟價值，從深遠(yuǎn)意義上來講，甚至對我國的經(jīng)濟體系也有著巨大的影響。所以，對于數(shù)控機械制造裝備的創(chuàng)新研發(fā)要繼續(xù)并且投入更多的人力、物力、財力進(jìn)行更深入更廣泛的研究。從而盡快提升我國工業(yè)生產(chǎn)水平，加快現(xiàn)代化建設(shè)，使我我國快速進(jìn)入世界領(lǐng)先行列，提升我國的綜合國力。

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