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一种基于软件寻位的数控加工技术

发布时间:2014-05-21 作者:周凯 林喜荣 毛德柱 刘郁  来源:万方数据
关键字:软件寻位 数控加工 
本文针对传统定位加工技术存在的问题,提出了新的软件寻位加工概念,研究了软件寻位加工中工件寻位问题的求解方法,给出了典型的软件寻位加工控制方法,介绍了软件寻位加工系统和实际加工实验结果。理论研究和实际加工结果表明,所提出的原理和方法是可行的,其主要优点是。通过主动获取工件信息、自动求解工件状态及实时生成加工轨迹,可实现对工件的位姿自适应加工,因而无需使用精密夹具和人工找正,可使单件小批零件的总加工周期比采用夹具的常规定位加工方法缩短50%以上,具有良好的应用前景。

  首先,通过传感装置获取工件表面信息,并根据前面介绍的方法求解工件实际状态,即求出变换矩阵T。然后,用T-1对机床主轴单元的位姿原点进行变换,使其与工件的实际位姿相适应.由于主轴单元固定于动平台上,其位姿由6根驱动杆的长度所决定,因此对主轴的位姿变换可通过对6根驱动杆动端点(与动平台的连接点)的坐标变换来实现。为此,令

公式
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4 加工实例

  为了验证本文所提出的软件寻位加工技术的效果,我们自行研制了基于软件寻位的铣削加工实验系统。该系统由工件加工主体、拟人化信息感知系统、智能化分析决策和信息处理系统、全数字化控制与驱动系统等组成。其中,加工主体以三坐标数控铣床为基础构成,加工特殊零件时可加装数控转台,各直线和旋转运动坐标均由全闭环数字式交流伺服系统驱动。信息感知系统包括视觉系统和触觉系统2个子系统,其作用是以宏微观相结合、无接触与有接触并举的方式获取被加工工件的有关信息。信息处理系统由1台Pentium。计算机及软件系统等组成,用于处理视觉和触觉信息并求解工件实际状态(工件在工作台上的位置与姿态)。。控制驱动系统由工控PC计算机平台、控制软件、现场总线网络系统、接口及驱动装置等组成,用于完成整个系统的控制任务。

  在该系统上进行了多种零件的实际加工实验。图2所示为加工出的典型曲面零件的照片。经测量,零件各尺寸精度、形位精度均满足设计要求.由于寻位加工系统不需采用精密夹具,因而节省了夹具设计、制造、装调等所需的大量准备时间,使单件小批零件的总加工周期比采用夹具的常规定位加工方法缩短了50%以上。

 加工零件的实物照片
图2 加工零件的实物照片

5 结论

  在采用软件寻位加工技术的制造系统中,既不需要使用精密夹具对工件进行定位,也不需要由操作者在现场对工件进行位置找正,即可加工出符合要求的零件。这种新的制造技术具有有效缩短制造周期、快速响应市场需求的良好效果。对于曲面类难以精确定位的零件,其效果更加明显。 

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