详细说明
数控机床是用来加工机器零件的设备,是制造机器的机器,故称为工作母机;没有机床就几乎不能制造机器,没有机器就不能生产工业产品。因此,机床被称为国民经济基础的基础,在现有的制造模式中,它仍处于制造业的核心地位。工业机器人尽管发展速度很快,但目前绝大多数还只是用于零件搬运、装卸、包装、装配的生产辅助设备,或是进行焊接、切割、打磨、抛光等简单粗加工的生产设备,它在机械加工自动生产线上(焊接、涂装生产线除外)所占的价值一般还只有15%左右
因此,除非现有的制造模式发生颠覆性变革,否则,工业机器人的体量很难超越机床;所以,那些认为“随着自动化大趋势的发展,机器人将取代机床成为新一代工业生产的基础”的观点,至少在目前看来是不正确的。
(2)目的和用途
研发数控机床的根本目的是解决轮廓加工的刀具运动轨迹控制问题,而研发工业机器人的根本目的是用来协助或代替人类完成那些单调、重复、频繁或长时间、繁重的工作或进行高温、粉尘、有毒、易燃、易爆等危险环境下的作业。由于两者研发目的不同,因此,其用途也有根本的区别。简言之,数控机床是直接用来加工零件的生产设备;而大部分工业机器人则是用来替代或部分替代操作者进行零件搬运、装卸、装配、包装等作业的生产辅助设备,两者目前尚无法相互完全替代。
(3)结构形态
工业机器人需要模拟人的动作和行为,在结构上以回转摆动轴为主、直线轴为辅(可能无直线轴),多关节串联、并联轴是其常见的形态;部分机器人(如无人搬运车等)的作业空间也是开放的。数控机床的结构以直线轴为主、回转摆动轴为辅(可能无回转摆动轴),绝大多数都采用直角坐标结构;其作业空间(加工范围)局限于设备本身。
但是,随着技术的发展,两者的结构形态也在逐步融合,如机器人有时也采用直角坐标结构,采用并联虚拟轴结构的数控机床也已有实用化的产品等。
(4)技术性能
数控机床是用来加工零件的精密加工设备,其轮廓加工能力、定位精度和加工精度等是衡量数控机床性能最重要的技术指标。高精度数控机床的定位精度和加工精度通常需要达到0.01mm或0.001mm的数量级,甚至更高,且其精度检测和计算标准的要求高于机器人。数控机床的轮廓加工能力决定于工件要求和机床结构,通常而言,能同时控制五轴(五轴联动)的机床,就可满足几乎所有零件的轮廓加工要求。
工业机器人是用于零件搬运、装卸、码垛、装配的生产辅助设备,或是进行焊接、切割、打磨、抛光等粗加工的设备,强调的是动作灵活性、作业空间、承载能力和感知能力。因此,除少数用于精密加工或装配的机器人外,其余大多数工业机器人对定位精度和轨迹精度的要求并不高,通常只需要达到0.1~1mm的数量级便可满足要求,且精度检测和计算标准均低于数控机床。但是,工业机器人的控制轴数将直接决定自由度、动作灵活性等关键指标,其要求很高;理论上说,需要工业机器人有6个自由度(六轴控制),才能完全描述一个物体在三维空间的位姿,如需要避障,还需要有更多的自由度。此外,智能工业机器人还需要有一定的感知能力,故需要配备位置、触觉、视觉、听觉等多种传感器;而数控机床一般只需要检测速度与位置,因此,工业机器人对检测技术的要求高于数控机床。