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control-mind系統在打磨機床上的應用

發布時間： 2012-07-25　　點擊次數： 2068次

[編輯簡介]：本文結合control-mind開放式數控系統和MOTEC機器人對全自動打磨機床的解決方案進行論述，闡明了系統結構、control-mind控制功能的實現及具體應用案例。
[關鍵詞]：control-mind 打磨機床
[摘要]：打磨毛刺工作現場的空氣染污和噪聲會損害工人的身心健康。各種材質和形狀物體的打磨、拋光等工作在歐美早已由機床來完成。下面結合control-mind開放式數控系統和MOTEC機器人對全自動打磨機床的解決方案進行論述，以提高國內打磨機床的自動化程度。
　
0 引言
當前國內很多鑄件都要人工打磨毛刺，不僅效率低下，效果不好，而且操作工人還常常受傷。打磨毛刺工作現場的空氣染污和噪聲會損害工人的身心健康。各種材質和形狀物體的打磨、拋光等工作在歐美早已由機床來完成。下面結合control-mind開放式數控系統和MOTEC機器人對全自動打磨機床的解決方案進行論述，以提高國內打磨機床的自動化程度。

1 系統結構
打磨機床有幾個部分組成：三維直線運動機構，手爪機構，工作平臺，磨具結構，數控系統。

圖1
三維直線運動機構：
三個直線運動軸分別定義為X軸，Y軸和Z軸，可以是圖1中懸臂式三軸直角坐標機床，也可以是圖2龍門式三軸直角坐標機床。
                                                                    圖2

手抓結構：
打磨機床機械部分特點主要在手爪上，可以有多種旋轉軸方式。再配合三維運動機構構成四軸、五軸、六軸聯動機構。各旋轉軸依次定義為A、B、C。根據現場打磨、去毛刺工序，將定制氣動磨具機構安裝到Z軸手爪上，機構設計強度都大于zui大磨削受力強度，以滿足不同工件的打磨、拋光工作。

工作平臺：
毛坯件從上料處由人工將毛坯固定在工裝處，固定后啟動控制開關，工作臺將毛坯件，旋轉運動至工作區，我們采用分隔器設計機構，將工件進行180度旋轉，這樣即保證了加工強度、運動精度又提高了運動節拍保證系統運行的穩定性。


磨具機構：
我們采用定制電主軸與手爪系統連接，根據復合型機床機構，所以其自由度*適合各類工件打磨、去毛刺工作，電主軸采用國產或進口（德國、日本）設備。
數控系統：
可用于打磨機床或其它數控機床控制control-mind數控系統具有多種規格供選擇，以滿足不同的客戶需要。
2 control-mind控制
2.1 主要功能：
1）在Windows下實時運行的控制軟件，適用于銑、鏜、雕銑、加工中心、關節機床、工業多種自動化設備。
2）識別標準DIN66025 G代碼,不僅包含了常見的數控系統代碼，還有樣條曲線，螺旋線和漸開線插補等功能。
3）本數控系統引入了智能化的控制機理，不但具有示教編程、前饋控制、預處理控制、三維刀具補償、運動參數動態補償等功能，而且人機界面極為友好，并具有故障診斷系統。伺服系統調整部分，能自動優化調整參數。
4）本系統可實現復合型機床控制，進行加工實現車銑復合或者復合車銑鏜鉆磨等控制。可實現zui多4通道，各通道八軸聯動控制，機械手六自由度控制。


2.2 應用的功能：
1）測量功能
　　4軸以上機床含有擺動/旋轉軸，每個軸的轉動中心點坐標及與三個直線軸間的夾角必須獲取。通過測量自動計算出這些數據。
2）刀具中心點控制功能（RCTP）
　　五或六軸機床所用的程序由CAD/CAM軟件產生，大多數系統的程序是基于刀具中心點編寫的程序。但當換刀時中心點位置變了，就要重新生成程序，非常不方便。而基于刀尖中心點編程，即物體表面3D位置（X,Y,Z）和該點的刀尖方向（A,B）的編程就僅與被加工的物體幾何尺寸有關，而與刀具長度和機床結構沒有關系。RCTP功能就是把基于物體表面3D位置（X,Y,Z）和該點的刀尖方向（A,B）的程序自動分解成各個軸的運動。

3）3D刀具補償功能
保證在加工過程中換刀時軟件自動計算補償刀具半經變化帶來的軌跡位置變化。該功能避免了換不同半徑的刀具時要重新生成加工程序。
4）多通道功能
該系統包含有多通道多軸控制系統，可以控制特殊復合機床，實現一次裝夾多工序全自動加工。它能使特種復合加工中心及生產線實現高精密加工。

2.3 不同應用
2.3.1雙通道5軸機床
一套系統同時控制兩套機床工作，分為Ⅰ機床與Ⅱ機床。兩套機床分屬不同工序，配合作業以提高加工效率。右圖顯示為去毛刺打磨的工作臺及零件。

Ⅰ套機床
1）自動轉臺自轉180°,將A工件轉至定工作位置停下來。大約費時：2秒
2）采用一臺3D機床對A面四周進行倒角，20秒以內。平均運行速度：大約50mm/s。
3）該機床給A面上面的一些規則和非規則封閉區倒角去毛刺，大約費時：30秒，倒角運行速度：50mm/s，快速運行速度500mm/s。
總計耗時：zui多52秒完成整個A面的倒角工作。

Ⅱ套機床
1）自動轉臺自轉180°,將A工件轉至定工作位置停下來。大約費時：2秒
2）給3個側面孔倒角去毛刺，采用精密轉臺和精密轉具以及纖維刷配套的方式進行，保證倒角刀具的壽命。估計費時：20秒以內。
總計耗時：zui多40秒

                                                                Ⅰ套機床加工界面

                                                       Ⅱ套機床加工界面
2.3.2單通道6軸機器人
六自由度混合機器人由基于直角坐標機器人的三個直線運動軸和關節機器人的末端三個轉動軸組成。三個直線運動軸分別定義為X軸，Y軸和Z軸。在Z軸下端的三個轉動軸是從上向下以此是旋轉軸A軸, 擺動軸B軸和B軸末端再帶動一個旋轉軸C軸。通常C軸的末端裝機床手爪。三個轉動軸可以選擇兩種結構形式。如下圖所示：

                                                              加工零件如下圖所示

3 結束語
機床的工作空間可以按用戶要求定制，來滿足一次卡一個零件，或多個零件的要求。可以生產五軸或更多軸的機床。這類機床不僅可以提高工作效率和質量，避免了操作者的受傷，還可以完成很多手工無法完成的打磨和拋光工作。特別是對各種規格，各種復雜形狀的鋼類鑄件進行打磨。采用我們的機床可以對飛機玻璃，大型異型零件，各種金屬類居家生活用品（銀、金器具，炊具，燈具，工藝品），飛機、摩托車及汽車零部件進行拋光。

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