机器人和可编程逻辑控制器（PLC）是现代工业自动化中不可或缺的两种技术。它们在机床自动加工中的应用能够大幅提高加工效率、减少人工成本并提升作业安全性。本文将详细介绍机器人和PLC在机床自动加工中的应用，以及系统硬件组成、电气控制系统设计和软件设计等方面的知识点。
一、机器人在机床自动加工中的应用
在机床自动加工过程中，机器人被广泛用于工件的上下料工作，替代人工完成繁重和重复性高的作业。机器人通过编程学习特定的动作路径后，可以精确地搬运工件至指定位置进行加工。例如，在本文中，机器人自动完成机床的上下料工作，处理加工前后的工作，如将工件从料仓取出，放入机床加工，完成一面加工后翻转工件进行另一面加工，最后将成品工件送回料仓。
机器人的主要优势在于其高精度定位、可调的工作节拍、宽阔的工作空间、优良的性能以及平稳可靠的运行和维修方便等特点。这些特性使得机器人非常适合在自动化生产线上连续作业，从而提高生产效率和一致性。
二、PLC控制系统及其功能
PLC（Programmable Logic Controller）是工业自动化中的核心控制设备，它通过软件编程，能够根据不同的输入信号做出相应的逻辑运算，从而控制各类机械或生产过程。
在本文所述的机床自动加工系统中，PLC控制系统负责协调各设备的工作，保证整个加工流程的顺畅。PLC能够读取机械手、机器人、机床和翻转台的状态，根据预设的程序逻辑，发出相应的控制指令，实现整个加工过程的自动化。
本文中提到的PLC控制系统由三菱公司的FX3U-80MR/ES-A组成，控制柜内含有自动空气开关、中间继电器、接线端子等，它们共同组成整个硬件控制系统，为系统中的机器人、料仓、触摸屏、翻转台和机械手提供电源和控制信号。
三、系统硬件组成
系统硬件主要包括三台自动加工机床、电气控制柜、NACHI机器人、两个料仓、翻转台和机械手等。电气控制柜负责为系统各部分提供电源，并通过PLC进行统一控制。料仓则根据工件大小，分为8工位和16工位两种，各自控制小工件和大工件的上下料。翻转台由气缸和机械手组成，用于将加工完成一面的工件翻转到另一面，便于机械手抓取。机械手则安装在机器人手臂的末端，负责在料仓、机床和翻转台之间搬运工件。
四、电气控制系统设计
除了机床之外，整个系统均由电气控制柜供电。电气控制柜内有380VAC变到220VAC的变压器和24VDC开关电源，分别作为PLC的电源和控制电路电源。主电源进入电气控制柜后，会分别供给机器人、料仓、PLC、触摸屏、翻转台、机械手、继电器和指示灯等用电设备。
五、软件设计
软件设计部分涵盖了PLC编程和机器人程序设计两个方面。PLC编程主要使用GXWorks2软件，采用结构化编程方式，通过主程序流程控制料仓、机械手、机器人、机床和翻转台等设备协同工作，实现加工过程的自动化。
PLC程序分为机械手子程序、料仓子程序、翻转台子程序和机床子程序等，每个子程序都负责控制特定设备的特定功能，如抓取、上下料、翻转等。通过手动和自动两部分操作，机器人程序可以完成整个工件的加工流程。
机器人程序部分同样重要，它负责控制机器人的动作，如移动到指定位置，抓取或放下工件等。整个程序设计需要确保机器人动作的准确性和响应的及时性，以符合加工过程的要求。
总结而言，通过机器人和PLC在机床自动加工中的应用，可以实现高效率、高精度和高可靠性的自动化生产。这些技术的发展，不仅减轻了工人的劳动强度，提升了生产效率，还推动了整个制造业向智能化方向发展。随着技术的不断进步，未来机器人和PLC在机床加工中的应用会更加广泛，其功能也会越来越强大。
