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CN117620787A - 一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法 - Google Patents

一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法 Download PDF

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CN117620787A
CN117620787A CN202311566101.0A CN202311566101A CN117620787A CN 117620787 A CN117620787 A CN 117620787A CN 202311566101 A CN202311566101 A CN 202311566101A CN 117620787 A CN117620787 A CN 117620787A
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Application number
CN202311566101.0A
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宋宝
许峻铭
周向东
邓宇书
刘成勇
刘泽民
唐培贤
唐小琦
林刚
桂绍文
张强
马云飞
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Hunan Flandy Tools Co ltd
Shaoyang Advanced Manufacturing Technology Research Institute Co ltd
Original Assignee
Hunan Flandy Tools Co ltd
Shaoyang Advanced Manufacturing Technology Research Institute Co ltd
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Publication date
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Abstract

本发明公布了一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法,涉及多工位磨床加工技术领域,包括在一个加工平台上设置一个旋转工作台和多个加工工位,每个加工工位上安装一个用于执行不同加工工序的数控加工单元;在旋转工作台上安装多个用于固定零件的夹头,每个夹头与一个加工工位对应,并且每个夹头可以在旋转工作台的旋转过程中切换其旋转轴;本发明提供一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法,通过多个工作位和工作台的旋转实现了多个工件的磨削操作,提高生产效率。实现批量生产和提高生产效率。

Description

一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法
技术领域
本发明涉及多工位磨床加工技术领域,具体为一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法。
背景技术
立铣刀是一种常用的切削工具,其结构包括一个圆柱形的刀体和若干个沿圆周分布的刀齿。立铣刀的加工质量和性能与其刀齿的几何形状和尺寸有关,因此需要对立铣刀进行精密的加工和检测。立铣刀的加工过程通常包括多个不同的工序,如面铣、钻孔、镗孔、倒角、抛光等,每个工序都需要使用不同的数控加工单元,如砂轮、刀具或其他切削或非切削设备。传统的立铣刀加工方法是将每个工序分别安排在不同的机床上,每次加工完成后需要将立铣刀从一个机床转移到另一个机床,并重新固定和定位。这种方法不仅耗时耗力,而且容易造成定位误差和加工误差,影响立铣刀的加工效率和精度。多工位磨床一次装夹后,刀具可自动在不同工位转移,实现工序的自动化加工,避免了二次装夹误差,提高了加工效率,在规模化刀具生产中具备优势。由于刀具安装在旋转夹头上,所以转移时,旋转夹头必须同时转移,意味着不同工序加工,同一个旋转轴要和不同工位的移动轴做插补联动控制。也意味着不同时刻,同一个工位的工序加工时,该工位的通道轴要和不同旋转夹头做插补联动控制。目前大部分的控制系统,通道内的轴一般是固定的,因此实现该功能困难,必须编写复杂的工艺程序,导致编程效率较低,故障点较多。因此,针对多工位的磨床,控制系统需要能够将对应的旋转轴配置到对应的通道内,这样才能实现多个工作位和工作台的动态配合实现同时对多个工件的磨削操作,以提高生产效率。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题,提供一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法,通过多个工作位和工作台的旋转实现了同时进行多个工件的磨削操作,以提高生产效率。每个工作位可以同时进行独立的磨削操作,从而实现批量生产和提高生产效率。多工位磨床通常采用旋转式工作台,工作台上有多个工作位,工作台在不同工位之间进行旋转,使得每个工作位可以依次对工件进行磨削。
为实现以上目的,本发明采用的技术方案是:
一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法,包括以下步骤:
步骤A:在一个加工平台上设置一个旋转工作台和多个加工工位,每个加工工位上安装一个用于执行不同加工工序的数控加工单元;
步骤B:在旋转工作台上安装多个用于固定零件的夹头,每个夹头与一个加工工位对应,并且每个夹头可以在旋转工作台的旋转过程中切换其旋转轴;
步骤C:根据零件的加工要求,为每个加工工位和每个夹头设定一个通道,并且每个通道包括一个直线轴和一个旋转轴;
步骤D:当旋转工作台旋转到某一角度时,根据该角度选择一个通道配置控制流程,该方案指定了每个通道对应的夹头和旋转轴;
步骤E:根据所选的通道配置控制流程,对每个通道进行动态配置,即重写其旋转轴的物理轴号,并重新计算其轴坐标;
步骤F:控制每个通道按照加载好的运动脚本控制其直线轴和旋转轴的动作,实现对零件的多工序同步加工。
作为上述方案的进一步改进,所述数控加工单元包括用于执行上下料工位操作、段差工位操作、开齿工位操作、磨端刃工位操作、开槽工位操作、精开槽工位操作、开周刃工位操作、转盘工位操作的磨削单元。
作为上述方案的进一步改进,所述通道配置控制流程为:HMI界面层、脚本程序层、PLC运控程序层。
作为上述方案的进一步改进,所述HMI界面层包括选择加工夹头、点击全工位循环加工,脚本程序层包括加工工位通道动作、切换加工工位、设置重配置寄存器,PLC运控程序层包括扫描到重配置信号、根据转盘位置选择配置方案、重新计算当前位置坐标、重写物理轴号完成动态配置。
作为上述方案的进一步改进,所述通道配置控制流程是根据零件的几何尺寸、角度以及各加工工序的要求预先设计好的,并且满足以下条件:
对于任意两个相邻的通道i和j(i,j=1,2,3...n),如果它们对应的夹头分别为K和L(K,L=1,2,3...n),则有K-L=i-j(mod n);
对于任意一个通道i(i=1,2,3...n),如果它对应的夹头为K(K=1,2,3...n),则有K-i=2n(mod n)。
作为上述方案的进一步改进,所述动态配置完成之前,先执行一个IO端口操作,改变一个重配置寄存器rc的状态,使rc=1,以向控制系统发送一个重配置命令。
作为上述方案的进一步改进,所述动态配置完成之后,将重配置寄存器rc的状态还原,使rc=0,以开始执行下一次加工动作。
作为上述方案的进一步改进,所述多工序同步加工之前,先对零件的关键几何参数进行预估计,并根据预估计结果设定初始加工参数,其中关键几何参数包括:
立铣刀螺旋角β,立铣刀前角γ,立铣刀芯厚a,立铣刀半径Rg,侧刃槽深h;
砂轮相关参数:砂轮半径Rs,砂轮厚度T;
加工相关参数:XL旋转角θ,磨削切角δ;
轨迹建模相关参数:转角ψ,螺旋常数p。
作为上述方案的进一步改进,所述预估计包括建立零件与砂轮之间的相对位置和角度模型,并根据该模型计算出砂轮中心位置和砂轮轴矢量在零件坐标系中的表达式,其中所述模型包括:
一个机床坐标系[OnXnYnZn],固连在机床上,描述机床的运动,以远离工件的方向为正方向;
一个工件坐标系[OwXwYwZw],在圆柱形工件伸出的外圆端面上,原点与坐标系重合,方向与机床坐标系保持一致;
一个自然坐标系[OLXLYLZL],在砂轮磨削的平面上,原点置于螺旋线上,其中,该坐标系X轴方向取原点处螺旋线的切矢量方向,Y轴方向取原点处主法矢量方向,Z轴方向取原点处副法矢量方向
一个砂轮坐标系[OsXsYsZs],固连在砂轮内圆面上,,原点与砂轮圆心重合,其XsOsYs平面即砂轮圆面,Zs轴方向同砂轮回转中心轴线方向。
作为上述方案的进一步改进,所述多工序同步加工之后,用高清摄像头对加工完成的零件进行图像测量,并根据以下步骤进行:
将零件放置于高清摄像头下,调整焦距和光源;
拍摄零件不同部分的图像,并将图像保存为数字文件;
对图像进行灰度化、二值化、边缘检测图像处理操作,提取零件的结构特征;
根据图像处理算法测量零件的几何尺寸,并将测量结果与目标尺寸进行比较;
如果测量结果与目标尺寸之间存在超出精度范围的误差,则记录该误差并根据加工模型查找对应尺寸的加工参数;
根据预设补偿对加工参数进行修改,并重复上述步骤知道测量结果符合精度要求。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:通过多个工作位和工作台的旋转实现了同时进行多个工件的磨削操作,以提高生产效率。每个工作位可以同时进行独立的磨削操作,从而实现批量生产和提高生产效率。多工位磨床通常采用旋转式工作台,工作台上有多个工作位,工作台在不同工位之间进行旋转,使得每个工作位可以依次对工件进行磨削。
本发明设置有通道配置控制流程,在一个加工平台上,利用旋转工作台和数控加工单元,对零件进行多种不同的加工工序,同时根据零件的几何形状和加工要求,动态地调整夹头和旋转轴的位置和参数,以适应不同的加工角度和方向。
本发明可以提高加工效率和质量,减少加工时间和成本,因为它可以在一个加工平台上完成多种加工工序,无需频繁地更换夹头和旋转轴,也无需对零件进行多次装夹和定位。同时,它可以根据零件的特性和加工要求,灵活地选择合适的夹头和旋转轴,以保证加工精度和效果。
本发明可以实现对零件的全方位加工,无死角和盲区,因为它可以利用旋转工作台和数控加工单元,在任意角度和方向对零件进行加工,覆盖零件的所有表面和特征。同时,它可以根据零件的几何尺寸、角度以及各加工工序的要求,预先设计好通道配置控制流程,并通过HMI界面层、脚本程序层、PLC运控程序层等实现对通道的动态配置和控制。
本发明可以实现对零件的精确测量和自动补偿,提高加工精度和稳定性,因为它可以在加工之前,对零件的关键几何参数进行预估计,并根据预估计结果设定初始加工参数。同时,它可以在加工之后,用高清摄像头对加工完成的零件进行图像测量,并根据图像处理算法测量零件的几何尺寸,并将测量结果与目标尺寸进行比较。如果测量结果与目标尺寸之间存在超出精度范围的误差,则记录该误差并根据加工模型查找对应尺寸的加工参数,并根据预设补偿对加工参数进行修改,并重复上述步骤知道测量结果符合精度要求。
附图说明
图1为本发明全工位循环加工时序图。
图2为本发明全工位磨加工位置关系俯视示意图。
图3为本发明通道配置控制流程示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解技术方案,下面结合实施例对技术方案进行详细描述,本部分的描述仅是示范性和解释性,不应对本专利的保护范围有任何的限制作用。
请参阅图1至图3,在一种具体的实施方式中,一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法,包括以下步骤:
步骤A:在一个加工平台上设置一个旋转工作台和多个加工工位,每个加工工位上安装一个用于执行不同加工工序的数控加工单元;
步骤B:在旋转工作台上安装多个用于固定零件的夹头,每个夹头与一个加工工位对应,并且每个夹头可以在旋转工作台的旋转过程中切换其旋转轴;
步骤C:根据零件的加工要求,为每个加工工位和每个夹头设定一个通道,并且每个通道包括一个直线轴和一个旋转轴;
步骤D:当旋转工作台旋转到某一角度时,根据该角度选择一个通道配置控制流程,该方案指定了每个通道对应的夹头和旋转轴;
步骤E:根据所选的通道配置控制流程,对每个通道进行动态配置,即重写其旋转轴的物理轴号,并重新计算其轴坐标;
步骤F:控制每个通道按照加载好的运动脚本控制其直线轴和旋转轴的动作,实现对零件的多工序同步加工。
具体的,实际加工过程中,加工工位循环相同的动作,而转盘工位通过旋转使得夹头切换到不同的加工工位。在开周刃工位完成加工后,为防止电线和气管缠绕,转盘逆时针旋转,夹头从开周刃工位移动至上下料工位。因此,转盘工位的动作规律为执行五次顺时针旋转后,进行一次逆时针旋转,并且执行旋转动作总在其余工位加工完成后。针对八工位工具磨的加工特点,将同一工位的运动轴划分至同一个通道进行控制,即为控制系统设置八个通道。由于转盘工位的特殊性,将其对应通道设为系统的主通道。当接收到循环加工指令时,转盘工位通道开始运行,向其余加工工位通道发送指令,通知工位加工动作开始执行。所有运行指令发送完毕后,转盘工位通道发送同步信号,等待加工工位通道完成加工动作的执行。加工工位完成加工动作后向转盘工位通道发送信号并结束通道的运行,此时转盘工位通道会根据当前位置判断旋转方向,进入下一加工位置。
如图1所示,作为上述实施例的优选方式,数控加工单元包括用于执行上下料工位操作、段差工位操作、开齿工位操作、磨端刃工位操作、开槽工位操作、精开槽工位操作、开周刃工位操作、转盘工位操作的磨削单元。
具体的,上下料工位操作通过机械手、气缸等部件完成三个动作:将粗棒料从料盘中取出,放入段差工位的筒夹中;将段差完成的棒料从筒夹中取出,放入转盘上的夹头中,完成装夹;将加工完成的铣刀从夹头上取下,放入料盘中,段差工位操作除与上下料工位配合完成工件的装卸外,还负责对粗棒料进行磨削,加工出要求的工件轮廓,上下料工位和段差工位在加工过程中并不是独立的,它们通过相互配合完成同一夹头的装卸料。段差工位上下料时,需要依靠同步等待机制,当机械手移动至设定位置后发送到位信号,通知段差工位执行对应动作,开齿工位根据设定的刃数进行开齿,是工件装夹完成后的第一道工序,磨端刃工位负责加工端刃后角:端刃第二后角和第一后角。先加工每刃的第二后角,再加工每刃的第一后角,开槽工位通过砂轮的进给和夹头的旋转加工螺旋槽,精开槽工位加工动作与开槽工位类似,但精开槽没有刻背加工动作,开周刃工位负责加工周刃后角:周刃第一后角和第二后角。先加工所有的周刃第一后角,再加工周刃第二后角。
如图3所示,作为上述实施例的优选方式,通道配置控制流程为:HMI界面层、脚本程序层、PLC运控程序层。
具体的,通道配置控制流程可分为三个控制层次。最上层为人机交互层,在HMI上运行界面程序,用户通过界面控件下发控制指令。中间一层为脚本层,开发人员根据加工要求为各工位设计加工动作并编写相关的运动脚本,系统接受运行指令后将执行对应的加工动作。最底层为运行在控制器中的运控程序,其时刻监控着HMI和脚本程序控制的寄存器,当寄存器状态改变时执行对应操作。
如图3所示,作为上述实施例的优选方式,HMI界面层包括选择加工夹头、点击全工位循环加工,脚本程序层包括加工工位通道动作、切换加工工位、设置重配置寄存器,PLC运控程序层包括扫描到重配置信号、根据转盘位置选择配置方案、重新计算当前位置坐标、重写物理轴号完成动态配置。
具体的,当用户在HMI上选择加工夹头并点击加工按钮后,PLC接收到指令,启动通道运行功能,各通道按照加载好的脚本控制轴和气缸的动作。当前加工工位动作完成,切换加工工位后,执行脚本中设计的IO端口操作,改变重配置寄存器状态。PLC扫描到寄存器状态改变,即接收到重配置命令,根据当前转盘角度选择对应的配置方案,依照方案中各通道对应的夹头重写旋转轴物理轴号。因为通道轴发生改变,程序读取电机位置、原点偏移等信息重新计算轴坐标。至此完成通道轴的动态配置,将重配置寄存器状态还原,开始执行加工动作。
如图1所示,作为上述实施例的优选方式,通道配置控制流程是根据零件的几何尺寸、角度以及各加工工序的要求预先设计好的,并且满足以下条件:
对于任意两个相邻的通道i和j(i,j=1,2,3...n),如果它们对应的夹头分别为K和L(K,L=1,2,3...n),则有K-L=i-j(mod n);
对于任意一个通道i(i=1,2,3...n),如果它对应的夹头为K(K=1,2,3...n),则有K-i=2n(mod n)。
具体的,通道配置控制流程是根据零件的几何尺寸、角度以及各加工工序的要求预先设计。
如图1所示,作为上述实施例的优选方式,动态配置完成之前,先执行一个IO端口操作,改变一个重配置寄存器rc的状态,使rc=1,以向控制系统发送一个重配置命令。
具体的,rc=1,以向控制系统发送一个重配置命令。
如图1所示,作为上述实施例的优选方式,动态配置完成之后,将重配置寄存器rc的状态还原,使rc=0,以开始执行下一次加工动作。
具体的,rc=0,以开始执行下一次加工动作。
如图1所示,作为上述实施例的优选方式,多工序同步加工之前,先对零件的关键几何参数进行预估计,并根据预估计结果设定初始加工参数,其中关键几何参数包括:
立铣刀螺旋角β,立铣刀前角γ,立铣刀芯厚a,立铣刀半径Rg,侧刃槽深h;
砂轮相关参数:砂轮半径Rs,砂轮厚度T;
加工相关参数:XL旋转角θ,磨削切角δ;
轨迹建模相关参数:转角ψ,螺旋常数p。
具体的,加工目标参数为:端齿偏转角、端齿前角、横磨宽度、横磨角度。端齿偏转角是指端部齿槽与端面之间的夹角。使得切削力方向与切削方向有一定的夹角。从而可以使切削力分布更加均匀,有着提高切削效率,改善切削质量,增加刀具寿命,改善切削稳定性的作用。横磨宽度与横磨角度则是直接决定立铣刀端面中心形状,端面齿槽大小,从而影响端面加工及排屑质量,偏角的步骤是加工端齿偏转角,扩齿是完成端刃前刀面的加工,横磨是完成齿槽大小形状的加工。
如图1所示,作为上述实施例的优选方式,预估计包括建立零件与砂轮之间的相对位置和角度模型,并根据该模型计算出砂轮中心位置和砂轮轴矢量在零件坐标系中的表达式,其中模型包括:
一个机床坐标系[OnXnYnZn],固连在机床上,描述机床的运动,以远离工件的方向为正方向;
一个工件坐标系[OwXwYwZw],在圆柱形工件伸出的外圆端面上,原点与坐标系重合,方向与机床坐标系保持一致;
一个自然坐标系[OLXLYLZL],在砂轮磨削的平面上,原点置于螺旋线上,其中,该坐标系X轴方向取原点处螺旋线的切矢量方向,Y轴方向取原点处主法矢量方向,Z轴方向取原点处副法矢量方向;
一个砂轮坐标系[OsXsYsZs],固连在砂轮内圆面上,,原点与砂轮圆心重合,其XsOsYs平面即砂轮圆面,Zs轴方向同砂轮回转中心轴线方向。
具体的,在进行螺旋槽的加工时,砂轮前端与前刀面接触,内圆面与自然坐标系原点重合,倾斜角度加工出周刃前角,向工件坐标系中心进给加工出槽深,由砂轮厚度方向的圆周面运动时形成的包络面加工出槽形。为保证加工出周刃前角,一般会选择将砂轮绕XL轴旋转θ角度,再绕Ys轴旋转δ角度。加工时砂轮姿态如图所示。其中,磨削切角过小容易使砂轮磨损,过大会使前刀面变形,一般凭借经验取1-6度。
砂轮的轴矢量与XLOLYL平面垂直。在工件坐标系的坐标为ns1。在扩齿的步骤里,为加工出端齿前角,则需绕YL轴旋转对应前角γ角度,轴矢量为ns2。而在横磨中,砂轮姿态不变,轴矢量为ns3。三位置砂轮轴矢量计算方法可表示如下。
ns3=ns2#(3-3)
砂轮中心位置的求解。依据砂轮的加工轨迹,偏角加工时,砂轮与工件的相对位置如图所示。砂轮中心在XLOLYL平面内,此阶段磨削的终点位置到工件坐标系圆心OL的距离为L1,路径长度为L2,端齿偏转角为σ,则初始与终点圆心在工件坐标系位置为Os1和Os2,如图所示。在扩齿加工端齿前角时,砂轮需绕YL轴旋转角度,砂轮中心因此变换位置到Os3。在最后的横磨扩齿阶段,砂轮中心在YLOLZL平面内沿横磨角度α平行移动横磨宽度d,此时砂轮中心终点位置为Os4。各阶段砂轮位置其计算方法可表示如下。
如图1所示,作为上述实施例的优选方式,多工序同步加工之后,用高清摄像头对加工完成的零件进行图像测量,并根据以下步骤进行:
将零件放置于高清摄像头下,调整焦距和光源;
拍摄零件不同部分的图像,并将图像保存为数字文件;
对图像进行灰度化、二值化、边缘检测图像处理操作,提取零件的结构特征;
根据图像处理算法测量零件的几何尺寸,并将测量结果与目标尺寸进行比较;
如果测量结果与目标尺寸之间存在超出精度范围的误差,则记录该误差并根据加工模型查找对应尺寸的加工参数;
根据预设补偿对加工参数进行修改,并重复上述步骤知道测量结果符合精度要求。
具体的,选择合适的高清摄像头和图像采集设备,以及相应的图像处理软件和算法。高清摄像头清晰地观察零件的表面细节和几何形状。图像采集设备能够快速地捕捉和保存零件的不同部分的图像,并将图像转换为数字文件。图像处理软件和算法应能够对图像进行灰度化、二值化、边缘检测等操作,以提取零件的特征,并根据预设的标准或模型测量零件的几何尺寸,并将测量结果与目标尺寸进行比较。
高清摄像头和图像采集设备在上下料工位的自动移动和定位,以及零件在高清摄像头下进行合理放置和调整。
图像处理软件和算法采用基于边缘检测和霍夫变换的算法,对铣刀图像进行二值化、滤波、边缘提取、直线拟合操作;
边缘检测采用Canny算法,即先对图像进行高斯滤波,然后计算图像的梯度幅值和方向,再对梯度幅值进行非极大值抑制,最后通过双阈值检测和边缘连接得到边缘图像;
霍夫变换采用标准霍夫变换,即将图像空间中的直线方程y=ax+b转换为极坐标空间中的参数方程ρ=xcosθ+ysinθ,然后对边缘图像中的每个像素点进行投票,得到极坐标空间中的累加器矩阵,最后通过阈值和峰值检测找出矩阵中的局部最大值,对应于图像空间中的直线;
所述直线拟合采用最小二乘法,即根据霍夫变换得到的直线参数ρ和θ,求解线性方程组
其中(xi,yi)是直线上的第i个点,a,b,c是直线方程ax+by+c=0的系数,然后通过最小化误差平方和得到最优解/>从而得到拟合直线的方程;
根据拟合直线的方程和几何关系,可以计算出立铣刀的螺旋角α、前角β、后角r、芯厚h、半径r等参数,具体公式如下:
其中a1,a2是相邻两条刃面拟合直线的斜率;
其中a,b是刃面拟合直线和进给方向直线的斜率;
其中a,b是背面拟合直线和进给方向直线的斜率;
其中a,b,c是刃面拟合直线的系数;
其中x,y是刃面拟合直线与轴线的交点坐标。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本文中应用了具体个例对本专利技术方案的原理及实施方式进行了阐述,以上实例的说明只是用于帮助理解本专利的方法及其核心思想。以上仅是本专利的优选实施方式,应当指出,由于文字表达的有限性,而客观上存在无限的具体结构,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本专利原理的前提下,还可以做出若干改进、润饰或变化,也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合;这些改进润饰、变化或组合,或未经改进将专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均应视为本专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤A:在一个加工平台上设置一个旋转工作台和多个加工工位,每个加工工位上安装一个用于执行不同加工工序的数控加工单元;
步骤B:在旋转工作台上安装多个用于固定零件的夹头,每个夹头与一个加工工位对应,并且每个夹头可以在旋转工作台的旋转过程中切换其旋转轴;
步骤C:根据零件的加工要求,为每个加工工位和每个夹头设定一个通道,并且每个通道包括一个直线轴和一个旋转轴;
步骤D:当旋转工作台旋转到某一角度时,根据该角度选择一个通道配置控制流程,该方案指定了每个通道对应的夹头和旋转轴;
步骤E:根据所选的通道配置控制流程,对每个通道进行动态配置,即重写其旋转轴的物理轴号,并重新计算其轴坐标;
步骤F:控制每个通道按照加载好的运动脚本控制其直线轴和旋转轴的动作,实现对零件的多工序同步加工。
2.根据权利要求1所述的一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法,其特征在于,所述数控加工单元包括用于执行上下料工位操作、段差工位操作、开齿工位操作、磨端刃工位操作、开槽工位操作、精开槽工位操作、开周刃工位操作、转盘工位操作的磨削单元。
3.根据权利要求2所述的一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法,其特征在于,所述通道配置控制流程为:HMI界面层、脚本程序层、PLC运控程序层。
4.根据权利要求3所述的一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法,其特征在于,所述HMI界面层包括选择加工夹头、点击全工位循环加工,脚本程序层包括加工工位通道动作、切换加工工位、设置重配置寄存器,PLC运控程序层包括扫描到重配置信号、根据转盘位置选择配置方案、重新计算当前位置坐标、重写物理轴号完成动态配置。
5.根据权利要求4所述的一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法,其特征在于,所述通道配置控制流程是根据零件的几何尺寸、角度以及各加工工序的要求预先设计好的,并且满足以下条件:
对于任意两个相邻的通道i和j(i,j=1,2,3...n),如果它们对应的夹头分别为K和L(K,L=1,2,3...n),则有K-L=i-j(mod n);
对于任意一个通道i(i=1,2,3...n),如果它对应的夹头为K(K=1,2,3...n),则有K-i=2n(mod n)。
6.根据权利要求1所述的一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法,其特征在于,所述动态配置完成之前,先执行一个IO端口操作,改变一个重配置寄存器rc的状态,使rc=1,以向控制系统发送一个重配置命令。
7.根据权利要求6所述的一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法,其特征在于,所述动态配置完成之后,将重配置寄存器rc的状态还原,使rc=0,以开始执行下一次加工动作。
8.根据权利要求7所述的一种多工序同步加工中多工位匹配多装夹头的动态配置方法,其特征在于,所述多工序同步加工之前,先对零件的关键几何参数进行预估计,并根据预估计结果设定初始加工参数,其中关键几何参数包括:
立铣刀螺旋角β,立铣刀前角γ,立铣刀芯厚a,立铣刀半径Rg,侧刃槽深h;
砂轮相关参数:砂轮半径Rs,砂轮厚度T;
加工相关参数:XL旋转角θ,磨削切角δ;轨迹建模相关参数:转角ψ,螺旋常数p。
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