基于LAPIK并聯(lián)機(jī)器人的復(fù)雜刀具空間曲面成型技術(shù)研究.pdf

1、俄羅斯LAPIK公司生產(chǎn)的KIM-750虛擬軸加工中心,是一臺(tái)集測(cè)量和加工為一體的六自由度全新概念數(shù)控機(jī)床.它采用并聯(lián)機(jī)器人平臺(tái)機(jī)構(gòu),是基于空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)Stewart平臺(tái)原理開(kāi)發(fā)的.設(shè)備的六根變長(zhǎng)桿結(jié)構(gòu)方案大大減少了外界因素對(duì)加工和測(cè)量精度的影響.可在一次裝夾下完成特定復(fù)雜表面的加工工作.群鉆是針對(duì)普通麻花鉆所存在的問(wèn)題,進(jìn)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(fù)雜、刃磨表面較多.針對(duì)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(shù)問(wèn)題.該文基于虛擬軸機(jī)床具有的傳動(dòng)鏈環(huán)節(jié)少、剛度、精度和靈活性都優(yōu)于多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì),提出利用LAPIK并聯(lián)機(jī)器人完全模擬人手持鉆頭靠近砂輪實(shí)現(xiàn)群鉆曲面成型的方案.這就要求首先解決群鉆的設(shè)計(jì)參數(shù)與刃磨參數(shù)的關(guān)系,而解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵在于建立群鉆的正確數(shù)學(xué)模型.運(yùn)用虛擬軸技術(shù),采用新一代的六桿式鉆頭刃磨機(jī)床結(jié)構(gòu)方案,在LAPIK并聯(lián)機(jī)器人的特殊坐標(biāo)系中,設(shè)計(jì)了形成群鉆各復(fù)雜曲面時(shí)鉆頭相對(duì)砂輪的調(diào)整運(yùn)

3、動(dòng)方案,并采用坐標(biāo)變換法推導(dǎo)、建立了群鉆外刃、內(nèi)刃、橫刃、圓弧(月牙弧)刃及各刃前、后刀面的數(shù)學(xué)模型,導(dǎo)出了在虛軸機(jī)床上群鉆曲面成型的運(yùn)動(dòng)方程.從而利用運(yùn)動(dòng)方程求出桿長(zhǎng)矢量,用以控制桿長(zhǎng)的變化,使機(jī)床產(chǎn)生相應(yīng)運(yùn)動(dòng).運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù),通過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理和編程,即可實(shí)現(xiàn)基于LAPIK并聯(lián)機(jī)器人的群鉆曲面成型技術(shù).另外,利用Visual BASIC編制了基于Windows平臺(tái)的基本型群鉆的加工點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算程序、加工軌跡模擬程序、加工參數(shù)計(jì)算程序和

4、群鉆幾何參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù).并采用LAPIK并聯(lián)機(jī)器人自帶的"SAM"編程語(yǔ)言,編寫(xiě)了在虛軸加工中心實(shí)現(xiàn)模擬刃磨群鉆的控制程序.由此可見(jiàn),利用KIM-750虛擬軸加工中心的"6軸聯(lián)動(dòng)"變長(zhǎng)桿結(jié)構(gòu)方案,在虛擬軸機(jī)床的工作頭上配備適當(dāng)?shù)膴A具夾持鉆頭,模擬人手運(yùn)動(dòng).這樣調(diào)換工件和刀具的位置,不僅可以減輕移動(dòng)部分的質(zhì)量,從運(yùn)動(dòng)學(xué)上更接近人手持鉆頭在砂輪上刃磨的情況.因此在并聯(lián)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)群鉆曲面成型技術(shù)是非常適宜的.該文在對(duì)6桿虛擬軸并聯(lián)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)原理進(jìn)