基于LAPIK并聯機器人的復雜刀具空間曲面成型技術研究.pdf

1、俄羅斯LAPIK公司生產的KIM-750虛擬軸加工中心,是一臺集測量和加工為一體的六自由度全新概念數控機床.它采用并聯機器人平臺機構,是基于空間并聯機構Stewart平臺原理開發(fā)的.設備的六根變長桿結構方案大大減少了外界因素對加工和測量精度的影響.可在一次裝夾下完成特定復雜表面的加工工作.群鉆是針對普通麻花鉆所存在的問題,進行合理修磨而創(chuàng)制的新鉆型.群鉆在各方面的性能都勝于一般的鉆頭,但其刃形變化復雜、刃磨表面較多.針對這種情況,該文主

2、要研究以群鉆為代表的空間曲面成型技術問題.該文基于虛擬軸機床具有的傳動鏈環(huán)節(jié)少、剛度、精度和靈活性都優(yōu)于多坐標數控機床的優(yōu)勢,提出利用LAPIK并聯機器人完全模擬人手持鉆頭靠近砂輪實現群鉆曲面成型的方案.這就要求首先解決群鉆的設計參數與刃磨參數的關系,而解決這一問題的關鍵在于建立群鉆的正確數學模型.運用虛擬軸技術,采用新一代的六桿式鉆頭刃磨機床結構方案,在LAPIK并聯機器人的特殊坐標系中,設計了形成群鉆各復雜曲面時鉆頭相對砂輪的調整運

3、動方案,并采用坐標變換法推導、建立了群鉆外刃、內刃、橫刃、圓弧(月牙弧)刃及各刃前、后刀面的數學模型,導出了在虛軸機床上群鉆曲面成型的運動方程.從而利用運動方程求出桿長矢量,用以控制桿長的變化,使機床產生相應運動.運用計算機技術,通過適當的數據處理和編程,即可實現基于LAPIK并聯機器人的群鉆曲面成型技術.另外,利用Visual BASIC編制了基于Windows平臺的基本型群鉆的加工點坐標計算程序、加工軌跡模擬程序、加工參數計算程序和

4、群鉆幾何參數數據庫.并采用LAPIK并聯機器人自帶的"SAM"編程語言,編寫了在虛軸加工中心實現模擬刃磨群鉆的控制程序.由此可見,利用KIM-750虛擬軸加工中心的"6軸聯動"變長桿結構方案,在虛擬軸機床的工作頭上配備適當的夾具夾持鉆頭,模擬人手運動.這樣調換工件和刀具的位置,不僅可以減輕移動部分的質量,從運動學上更接近人手持鉆頭在砂輪上刃磨的情況.因此在并聯機床上實現群鉆曲面成型技術是非常適宜的.該文在對6桿虛擬軸并聯機床的運動原理進