基于自动机械臂的数控机床批量加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控机床领域，尤其涉及一种基于自动机械臂的数控机床批量加工方法。
【背景技术】
[0002]机械臂是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域迅速发展的一门新兴技术。
[0003]机械臂能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械臂越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械臂已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械臂共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械臂的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。
[0004]综上所述，有效的应用机械臂，是发展机械工业的必然趋势。机械臂的意义可以简单概括如下:
[0005]I)可以提高生产过程中的自动化程度。应用机械臂有利于实线材料的传送、共建的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。
[0006]2)可以改善劳动条件，避免人身事故。在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用忍受直接操作时有危险或根本不可能的，应用机械臂即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械臂代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
[0007]3)可以减轻人力，并便于有节奏的生产。应用机械臂代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械臂可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没用机械臂，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。
[0008]目前，在国内的机械制造行业中，机床的上下料大都是使用人工进行，生产效率低，人工成本高，工作人员的劳动强度大，产品的加工精度和质量不稳定易受工作人员操作能力的影响，而且在工作人员疲劳时，容易发生生产事故，威胁工作人员的身体健康。
【发明内容】
[0009]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种基于自动机械臂的数控机床批量加工方法，要解决的技术问题是可以实现对多个工件进行自动化批量加工。
[0010]为解决上述问题，本发明采取的技术方案是:一种基于自动机械臂的数控机床批量加工方法，所述方法包括如下步骤:
[0011]I)提供数控机床，所述数控机床包括机床主体、机械臂、用于控制所述机床主体和机械臂的控制系统，其中，所述机床主体包括工作台，所述工作台具有放置工件的工位，所述机械臂安装于所述工作台上；
[0012]2)将多个加工程序加载到所述控制系统，所述多个加工程序至少包括第一加工程序和第二加工程序；
[0013]3)启动数控机床，所述控制系统控制所述机械臂将第一工件放置于所述工位并保持对所述第一工件的夹持状态；
[0014]4)所述控制系统控制所述机床主体按照第一加工程序加工所述第一工件；
[0015]5)所述控制系统控制所述机械臂使所述第一工件离开所述工位并释放所述第一工件；
[0016]6)所述控制系统控制所述机械臂将第二工件放置于所述工位并保持对所述第二工件的夹持状态；
[0017]7)所述控制系统控制所述机床主体按照第二加工程序加工所述第二工件；
[0018]8)所述控制系统控制所述机械臂使所述第二工件离开所述工位并释放所述第二工件。
[0019]优选地，在所述步骤4)和步骤7)中，所述控制系统同时控制所述工作台及所述机械臂在水平方向上进行移动。
[0020]优选地，所述数控机床为钻床。更优选地，所述机床主体还包括工作台驱动系统、主轴及主轴驱动系统。
[0021]优选地，所述机械臂为圆柱坐标型机械臂，包括手部和臂部，所述臂部至少具有升降和旋转两个自由度。更优选地，所述机械臂的手部为气动夹爪。更优选地，所述机械臂还包括机械臂升降电机、机械臂旋转电机、机械臂升降螺杆、导向柱、机械臂升降支架、机械臂升降滑块、机械臂旋转台、机械臂底板，其中，所述气动夹爪安装于所述机械臂升降滑块上，所述机械臂升降滑块通过所述机械臂升降螺杆及所述导向柱与所述机械臂升降支架相连；所述机械臂升降电机安装于所述机械臂升降支架上，并与所述机械臂升降螺杆连接;所述机械臂升降支架安装于所述机械臂旋转台上，所述机械臂旋转台安装于所述机械臂底板上，所述机械臂底板通过螺栓与所述工作台连接;所述工作台旋转电机安装于所述机械臂底板上，带动所述机械臂旋转台旋转。更优选地，所述第一工件贴有第一 RFID标签，所述第二工件贴有第二 RFID标签，所述机械臂包括用于识别所述第一 RFID标签和第二 RFID标签的阅读器，所述方法还包括所述阅读器识别所述述第一 RFID标签或第二 RFID标签的信息并将所述信息传递给所述控制系统的步骤。更优选地，所述阅读器安装于所述气动夹爪前端。
[0022]优选地，所述第一工件和第二工件在加工前的形状相同。
[0023]本发明的有益效果为:提高了产品的加工效率，保证了产品加工的一致性，提高了产品的加工精度和质量，降低了工作人员的劳动强度，降低了人工成本，降低了工伤事故的发生率。
[0024]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【附图说明】
[0025]图1是本发明所提供的数控机床的一种优选的【具体实施方式】的结构示意图；
[0026]图2是图1所示出的数控机床的机床主体的结构示意图；
[0027]图3是图1所示出的数控机床的机械臂示意图；
[0028]图4是图1所示出的数控机床的所使用的工件架的结构示意图；
[0029]图5是图1所示出的数控机床的控制系统模块结构示意图。
[0030]图中:
[0031]机床主体1、机械臂2、工件架3;
[0032]工作台1-1、工作台X轴电机1-2、工作台y轴电机1-3、机架1-4、主轴z向升降滑板1-5、主轴z向升降电机1-6、主轴1-7 ；
[0033]RFID标签阅读器2-1、气动夹爪2-2、导向柱2-3、机械臂升降螺杆2-4、机械臂升降电机2-5、机械臂升降支架2-6、机械臂升降滑块2-7、机械臂旋转台2-8、机械臂底板2-9、机械臂旋转电机2-10;
[0034]第一工件3-1、第二工件3-2。
【具体实施方式】
[0035]图1示出了本发明所提供的数控机床的一种优选的【具体实施方式】。
[0036]如图1所示，该【具体实施方式】中的数控机床为钻床，包括机床主体1、机械臂2和控制系统(图中未示出)。其中，机床主体I及机械臂2都通过电子通信线路与控制系统相连接，控制系统可同时控制机床主体I的工件加工操作及机械臂2的移动工件操作。
[0037]如图2所示，机床主体I包括工作台1-1、工作台X轴电机1-2、工作台y轴电机1-3、机架1-4、主轴z向升降滑板1-5、主轴z向升降电机1-6、主轴1-7。其中，机架1_4固定安装于工作平台上，工作台1-1与机架1-4连接，可由工作台X轴电机1-2、工作台y轴电机1-3带动分别沿X轴及y轴运动；主轴1-7安装于主轴z向升降滑板1-5上，主轴z向升降滑板1-5可由主轴z向升降电机1-6带动沿z轴运动。
[0038]图2只是示出了本发明的一种【具体实施方式】的原理。很显然，本领域技术人员可以根据本发明所提供的原理设计该【具体实施方式】的各种变形方式及实施细节。例如，针对广泛使用的供Z3040钻床使用的工作台进行设计时，本领域技术人员可以针对需要选择合适的相关参数，如钻头最大直径、加