机器人用于加工

当你第一次听到机器人加工的时候，你可能会心生疑惑，工业机器人并没有数控机床固有的“刚性”，一个普遍的顾虑是它无法达到数控机床的精密程度与稳定性。但是，工业机器人却有着机床所没有的其他优势，这取决于你的加工任务。

想象你有一块冰，需要加工出一座冰雕用于企业形象宣传。你可能没有办法使用厂里的数控机床去完成这个任务，因为它们的最大加工空间都远远小于冰雕的体积。

但是，你有一台工业机器人。

这就是很典型的更适合机器人加工的应用。体积很大的工件，往往无法使用数控机床加工；较为软性的材料（在此例中又容易受环境影响而变化），也可能需要通过含有更多曲线的加工路径完成，大多数机床都无法实现。这就是为什么工业机器人加工在快速成型任务中更受欢迎。

但是，你可能想，我并不需要加工一块冰，我需要的是准确地加工出我的产品。机器人加工可以做到这一点吗？答案是取决于你的应用。

机器人与数控机床的对比

让我们从5个方面做比较。

1. 准确性

准确性可能是数控机床最重要的参数。如果机床的准确性不高，就无法加工出高质量的产品。随着技术的发展，机床以及其刀具的准确性在不断提高，高端的机床可达到20-50微米范围内的精准度，甚至更好。

工业机器人的准确性也在不断提高，可以通过校准使机器人的准确性达到接近于其重复性。例如，KUKA KR210机器人的重复性为100微米，通过校准后准确性可达到200微米。

但是，需要注意的是机器人的准确性依赖于“好的校准”。因为机器人校准往往取决于用户，所以在机器人行业中更加强调的是“重复性”而不是准确性。

2. 最大加工空间

说到加工空间的大小，数控机床中也有行业先进的佼佼者，例如十几米长、体积大于两头大象的平板车床。但是，大多数数控机床的空间很有限，能加工出的工件体积较小。

工业机器人就不一样了，它们通常拥有更大的工作空间范围。一个中等大小的机器人有7至8立方米的操作空间，另外，你还可以通过机器人外轴（旋转台或轨道）来增加空间范围。

图片来源： Institut Maupertuis @ RoboDK

3. 灵活性、多用途性

工业机器人最大的优势可能就是它的灵活性。你可以很容易地使用它完成不同的工作。数控机床一般只擅长同一种工作，例如铣削、旋转打磨、钻孔等等。一台工业机器人可以实现全部这些任务。

机器人还可以沿着更复杂的路径移动。数控机床通常具有3至5个自由度（Degrees of Freedom），可以完成很多加工工作，虽然有一定的局限性。几乎所有的工业机器人都具有6个自由度，这意味着你几乎可以加工出任意形状的工件。

4. 刚性

加工工具的刚性影响到产品的准确性。刚性低的加工工具遇到坚硬的材料时会移位，将造成不准确的刀具移动轨迹。机器人相较于数控机床来说刚性较低，通常为小于1牛顿/微米，而数控机床通常为50牛顿/微米。

刚性低的加工工具也具有较低的固有频率，这意味着刀具接触加工物体表面时本身会产生震动。工业机器人的固有频率为10到20赫兹，而机床的刀具一般为几百到几千赫兹。

工业机器人可以轻松加工泡沫、木材、塑料等材料。但是，更坚硬的材料例如钢铁、钛合金等会导致机器人马达的后坐力，降低准确性。

5. 性价比

数控加工工具与工业机器人都可能造价很高。不过，机器人的两大优势：较大的加工空间范围与高灵活性，意味着同一台机器人可以用于加工多种几何形状、多种体积或多种材料。机器人可以带来更多的附加值。

结论

工业机器人可以超越数控机床么？在很多应用中是可以的。

如果你的应用需要高精确度与稳定性，那么数控机床无法被取代。但是，在精确度允许的范围内，如果你更需要设备的灵活性，更大的操作空间以及降低设备成本，那么机器人加工将会是更好的选择。

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