引言
近年來，電腦數控（CNC）機器人和自動化加工領域取得了長足進展。機器人技術在製造技術中的廣泛應用是機器人技術目前成功的主要原因之一。 CNC加工已成為一項領先技術。
數控加工和機器人加工之間存在一些重疊之處，儘管二者之間的界線正變得越來越模糊。製造業可以從機器人技術的整合中獲得巨大的效益。此外，電腦數控（CNC）製造機器人是製造業自動化解決方案的首選。
數控工具機的加工精度可達4微米，因此具有極高的精確度。憑藉這些優勢，CNC工具機在機器人領域發揮著至關重要的作用，因為機器人領域對加工零件的精確度和準確度有著嚴格的要求。此外，數控加工的周轉速度也很快，只需幾個小時就能生產出成品，而傳統加工則需要幾天甚至幾週的時間。
什麼是CNC機器人？
在討論輔助電腦數控加工 (CNC) 的機器人製程時，通常會使用「CNC 機器人」這個術語。電腦數控機器人是指專門用於製造的高科技機器。這類機器能夠根據預先定義的指令自主完成各種任務。在大多數情況下，這些機器人都能自主運作。
由於數控機器人技術帶來的更高自動化水平，製造商能夠可靠地生產和交付大量高品質零件，以滿足各行各業的需求。將機器人與這些CNC工具機整合固然有用，但CNC加工也被用於製造其他機器人所需的零件。
為什麼選擇CNC加工來生產機器人零件？
用於專用機器人應用的數控加工具有許多優勢，包括降低成本。這些優勢包括：
提高速度
眾所周知，數控加工可以縮短許多零件的生產週期。與許多傳統方法相比，先進的電腦數控工具機（CNC）能夠顯著提高生產速度。這確保了快速迭代，並能及時交付適用於各種用途的專用機器人組件。根據零件的尺寸和複雜程度，使用數控加工製造機器人零件最快只需一到三天。
尺寸精度
採用數控加工技術製造的零件可以達到極為精細的精度。製造精度在機器人領域尤其重要，因為設計高效機器人必須實現嚴格的公差。數控精密加工可實現小至±0.0002英吋的公差，因此可以製造出能夠進行精確重複運動的機器人零件。
材料相容性
數控加工可用於多種金屬和塑料，這對機器人產業來說是一大優勢。為了安全地提升和運輸貨物，機器人零件需要平穩運作。因此，它們需要堅固耐用、剛性強且具有高強度重量比的材料。為了製造用於機器人領域的CNC部件，這些材料必須與CNC工具機相容。
表面處理
機器人末端零件的表面光潔度可以透過CNC加工進行控制。表面粗糙度Ra≤0.8μm對於機器人零件間的無摩擦互動至關重要；CNC工具機可以幫助製造此類零件。透過在製造完成後對零件進行額外的表面精加工，可以提高採用這種方法製造的零件的性能。
CNC加工和機器人產業
已有研究表明，機器人技術和電腦數控 (CNC) 加工在實現方式上存在相似之處。考慮到自動化在產品製造過程中發揮的巨大作用，在機器人應用中使用 CNC 組件無疑是明智之舉。
採用CNC加工製造的常見CNC機器人零件
數控機械手臂
這些是模仿人臂的機械手臂最重要的組成部分。數控機器手臂最初是為壓鑄自動化而開發的，如今已廣泛應用於各行各業的各種設備中。由於其主要功能是搬運，因此通常採用鋼、鋁和某些聚合物等堅固耐用的材料製成。
末端執行器
機械手臂的末端執行器是機器人用來操作和抓取物體的工具。夾爪、抓取器、吸盤和吸塵器都是這種多功能工具的例子。無論它們的設計用途如何，它們都是用CNC工具機製造的。
專用夾具和工裝
由於機器人加工零件時需要確保其安全，因此客製化夾具和配件是機器人操作的常見需求。借助夾具，可以可靠且一致地定位工件。數控加工是生產這些特殊零件最經濟有效率的方法。
傳感器和控制器
機器人和自動化設備中的感測器和控制系統是其運作的核心。印刷電路板 (PCB) 是這些零件功能不可或缺的一部分。傳統上，化學蝕刻是製造印刷電路板 (PCB) 的首選方法，但如今，由於數控 (CNC) 加工，這種製程固有的諸多難題已被完全克服。與化學蝕刻相比，數控加工無需使用任何潛在危險的溶劑，即可按照精確的規格製造這些零件。
數控加工中常用的機器人技術
鉸接式機器人
這些機器人廣泛應用於製造業。軸是它們內部旋轉關節的通用名稱。關節型機器人種類繁多，從簡單的雙軸設計到複雜的十軸設計應有盡有。這些機器人能夠獨立移動，是因為每個機器人軸都提供了一個獨立的自由度。
由於其更高的機動性和適應性，關節型機器人非常適合操作各種形狀和尺寸的工件。此類機器人的一些常見用途包括：
電弧焊
物料搬運
零件轉移和包裝
裝配
機器裝載
SCARA機器人
選擇性順應關節機器人手臂（SCARA）能夠快速執行重複性任務。簡而言之，這些機器手臂與人類手臂類似，只是速度更快、更精確。其底座尺寸小巧，也使其能夠承載中等重量的負載。
除了保障員工福祉和降低成本外，SCARA 機器人的及時性和高效性還能提高生產力。 SCARA 機器人的常見應用包括：
組裝作業
取放
加工
包裝
視察
Deltas Robotic
這些工業機器人是並聯型機器人，用於高速製造作業。它們的底座底部呈三角形，頂部呈尖狀，因此得名。它們通常安裝在傳送帶上，沿著裝配線輸送產品。
Delta機器人的結構和機械設計使其有別於其他競爭對手。 Delta機器人的優勢廣泛應用於各種常見場景，包括：
裝配
拆卸
包裝
取放
排序
龍門架或笛卡爾機器人
這些線性工業機器人使用笛卡爾座標系（X、Y 和 Z）沿著三個軸運動。由於其適應性強，龍門機器人經常被選用。機器人的精度、尺寸、速度和行程長度都可以輕鬆調整。
笛卡爾機器人的活動範圍和有效載荷均大於六足機器人。因此，它們更適合搬運比普通工件更重的物品。它們可應用於多種場景，包括：
裝配
上貨和下貨
物料搬運
取放系統
緊固和螺絲驅動
包裝
切割－雷射切割和水刀切割
CNC機器人和CNC工具機的區別
這兩種技術在品質和性能上有所不同，它們能夠完成的操作也不同。讓我們從五個關鍵方面進行比較和對比，以幫助我們做出決定：
準確性
如果想知道一台機器的性能如何，最重要的指標之一就是它的加工精度。由於過去幾年技術的進步，工業機器人的加工精度現在已經可以達到0.1到0.2毫米。
相較之下，現代CNC工具機的精度可以高達0.02-0.05毫米。瑞士車床可以加工出精度為±0.0002毫米的零件。由於機器人精度高度依賴校準，因此機器人產業非常重視可重複性。
多功能性
靈活性是機器人的關鍵優勢。它們能夠輕鬆切換任務，同時處理多項職責。數控機器人可以完成傳統CNC工具機能夠完成的所有加工流程。
這些機器人能夠應付各種複雜的路徑。在許多情況下，CNC工具機的三到四個自由度足以完成目前的加工任務。然而，這也可能有其限制。工業機器人可以彌補這不足，因為有些工業機器人擁有六個以上的自由。這使得加工幾乎任何你能想像到的形狀成為可能。
剛性
工具機的剛度通常會影響加工精度。刀具在接觸堅硬材料時會彎曲，導致切削不準確。機器人的剛度小於每微米1牛頓，因此其剛性低於傳統的CNC工具機。然而，數控設備的剛度非常高，其剛度測量值超過每微米50牛頓。
機器人加工特別適合加工塑膠和木材等柔性材料。加工鋼和鋁也沒問題，但馬達有回火的風險，這可能會導致零件精度下降。
工作區
數控機器人通常比CNC工具機有更大的工作空間，但有些CNC工具機的體積也相當龐大。一般來說，中型工業機器人的工作空間可達7立方公尺。此外，只需加裝外部軸，即可擴展機器人的工作空間。
承受能力
使用機器人或CNC工具機都需要投入成本。然而，與傳統工具機相比，機器人具有許多優勢，例如更強的適應性和更大的工作空間。它們用途廣泛，能夠對各種工件執行多種任務。因此，它們能夠以更低的成本帶來更高的效益。
CNC機器人可以取代CNC工具機嗎？
各種形式的數控造機器人，在精度和速度上都無法與現代CNC工具機相提並論。儘管機器人具有很強的適應性，可以用於多種用途，但電腦CNC工具機更適合生產特殊用途的零件。
更糟的是，數控銑床和瑞士車床加工系統擁有機器人目前還無法匹敵的卓越速度和精準度。機器人剛性不足或剛度不足是一個重大缺陷，因為它限制了它們在加工堅硬材料時的精確度。
儘管CNC機器人越來越受歡迎，但它們可能永遠無法完全取代CNC工具機。然而，許多企業現在採用混合方法，使兩種系統能夠和諧共存，甚至提高產量。數控工具機執行常規加工流程，而機器人則執行複雜的自動化操作。
使用機械手臂作為數控操作員的優勢
越來越多的企業開始採用機器人自動化技術來輔助CNC工具機（如車床、銑床和等離子切割機），以改善數控加工流程並提高生產效率。無論應用於單一生產單元或整個工廠，電腦數控 (CNC) 車間的機器人自動化都具有許多優勢。
提高生產力和效率
與傳統的切割、研磨和銑削方法相比，機器人每小時可將生產效率提高 47%。數控加工車間可以透過多種方式進行改進，其中最有效的方法之一是引入機器人自動化。
機器人可以連續工作數小時而無需休息或午餐。零件裝卸便捷，無需頻繁維護，從而減少了停機時間。
在許多情況下，目前獨立的機器人CNC工具機操作員能夠加工比人工更廣泛的零件尺寸、內徑和外徑。由於配備了選單驅動的觸控螢幕人機介面，非程式人員也能輕鬆操作這些機器人。
事實證明，採用客製化自動化解決方案的機器人可以將生產週期縮短 25%。使用機器人工作單元時，任務切換所需時間極短。節省的這些時間使企業能夠更好地滿足客戶需求，並以經濟高效的方式生產小批量產品。
改善勞力安全保障
機器人內建多種安全防護措施，確保工人在執行重要任務時的人身安全。在某些操作中使用機器人還能讓人們騰出精力專注於更具挑戰性的工作。
如果預算緊張，您可以關註一下特定類型的自主機器人CNC工具機的報價。這些工具機前期投入成本低，操作簡便，無需任何專業維護或管理。
減少支出
使用機器人自動化技術時，部署時間通常很短且效率很高。這有助於將整合成本降至最低。
對於預算有限的企業來說，一體式機器人CNC工具機或許是救星。這類工具機初始成本低廉，工廠可以在不犧牲產量的情況下快速獲得投資回報。
這些投標設備本身無需專家協助即可進行設定或操作。此外，由於其易於編程，投標設備可以快速部署和重新部署。
安裝簡單/多工處理能力強
即使不具備專業技術知識的人員也可以安裝機器人CNC工具機輔助裝置。該裝置只需放置在CNC工具機前方，固定在地面上，並連接電源和乙太網路線即可。大多數情況下，都有簡潔易懂的安裝和操作教學可供參考，幫助企業輕鬆完成設定。
機器人可以同時維修多個機器零件，這是人工無法實現的。機器人可以被編程為將工件放入機器，然後在加工過程中，也可以被編程為裝載另一台機器。由於這兩個步驟可以同時完成，因此這種方法也很有效率。
提高靈活性和內部資源利用效率
有時企業會收到一些不尋常的工作或零件需求，這些需求可能變化莫測。這可能很棘手，但如果部署了機器人自動化系統，您只需重新訓練機器人並調整設備即可滿足新的需求。
自動化單元佔地面積小，但產能龐大。由於其多任務處理能力，它們能夠進一步提高產量和效率。由於採用產能的提升，數控加工車間可以減少對外包的依賴，在某些情況下，甚至可以將先前外包的生產工作收回內部完成。
更優的合約定價
數控工廠中的機器人能夠確保生產的一致性。這使得企業能夠更好地預測生產時間和成本，從而獲得更優惠的合約價格。
借助機器人技術，年度生產合約費用比以前降低了，這促使更多客戶對這類交易感興趣。
摘要
在製造業領域，電腦數控 (CNC) 機器人技術是尖端科技的典範。將數控工具機與機器人結合，能顯著提升零件製造效率。正如CNC工具機輔助機器人製造一樣，這兩種技術的結合也同樣意義非凡。兩種技術各有優勢，既有許多相似之處，也存在著許多差異，但當它們結合時，就能產生卓越的成果。
