一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统及方法技术方案

一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统及方法，涉及雕铣加工技术领域，用以解决现有雕铣加工自动化程度低而导致雕铣效率低的问题。本发明专利技术的技术要点包括：雕铣系统包括取送料部件、加工部件和上位机；取送料部件包括雕铣机器人和机器人控制器；雕铣机器人与机器人控制器连接并实时通信；加工部件包括粗加工模块、精加工模块和电气控制模块；电气控制模块和机器人控制器连接并实时通信；上位机与机器人控制器连接并实时通信，用于通过基于CAM软件设计的雕铣流程控制取送料部件和加工部件配合完成对待加工件的雕铣操作。本发明专利技术能够实现机器人三维雕铣加工自动化，实现高精度精确加工，具有高效、通用性强的优点，适合应用于智慧工厂的车间生产加工。工厂的车间生产加工。工厂的车间生产加工。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统及方法


[0001]本专利技术涉及雕铣加工
，具体涉及一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统及方法。

技术介绍

[0002]在国内的加工雕铣行业，采用机器人进行雕铣加工的企业较少，雕铣加工自动化程度普遍较低。目前，很多企业仍然采用传统的手工雕铣加工方法。传统加工过程较落后，一般是先画出待加工产品的平面图，再利用刀片、钢钎对产品进行雕铣。人工雕铣无法利用水除尘，现场粉尘污染严重。利用机器人雕刻打磨可以在刀具雕刻处加循环水，不会产生粉尘。另外，雕刻对工人技术水平要求较高，人才普遍供不应求，企业招工困难，急需实现生产自动化。
[0003]国外已经有相关企业进行机器人雕铣加工的研发，但是其智能化程度不高，并不能很好地满足工业4.0背景下的加工生产的要求。并且目前现有的自动化雕铣设备一般采用的雕铣方式为机器人安装铣刀，对固定的工件进行雕铣加工。由于铣刀及其主轴电机重量一般都很大，雕铣机器人往往采用的是具有大负载的大型工业机器人，但这种大型工业机器人并不能适应小型化、低成本的自动雕铣加工需求。因此，目前急需一种可以完成自动化雕铣加工并满足小型化、低成本的加工生产要求的三维雕铣系统。

技术实现思路

[0004]鉴于以上问题，本专利技术提出一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统及方法，用以解决现有雕铣加工自动化程度低而导致雕铣效率低且现有雕铣加工设备难以实现小型化低成本的问题。
[0005]根据本专利技术的一方面，提供一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，该系统包括取送料部件、加工部件和上位机；其中，
[0006]所述取送料部件包括雕铣机器人和机器人控制器；所述雕铣机器人的机械臂末端的摆动部件上安装有夹爪法兰，所述夹爪法兰连接夹爪气缸，所述夹爪气缸安装有夹爪；所述雕铣机器人与所述机器人控制器连接并实时通信；所述加工部件包括粗加工模块、精加工模块和电气控制模块；所述粗加工模块包括粗加工主轴支架，所述粗加工主轴支架连接粗加工主轴安装件，所述粗加工主轴安装件夹持有粗加工主轴，所述粗加工主轴安装有粗加工铣刀，所述粗加工主轴与所述电气控制模块连接；所述精加工模块包括精加工主轴支架，所述精加工主轴支架连接有精加工主轴安装件，所述精加工主轴安装件夹持有精加工主轴，所述精加工主轴安装有精加工铣刀，所述精加工主轴与所述电气控制模块连接；所述电气控制模块和所述机器人控制器连接并实时通信；
[0007]所述上位机与所述机器人控制器连接并实时通信，用于通过基于CAM软件设计的雕铣流程控制所述取送料部件和所述加工部件配合完成对待加工件的雕铣操作。
[0008]进一步地，所述系统还包括雕铣系统框架，所述雕铣系统框架为长方体框架，分为
上下两部分，上下两部分之间安装有型材连接板，所述型材连接板上面铺设有平台安装板，所述平台安装板上方分为左右两个区域，一个区域放置所述雕铣机器人，另一个区域并列平行放置所述粗加工模块和所述精加工模块；所述型材连接板下方分为左右两个区域，一个区域放置机器人控制器，另一个区域放置电气控制模块。
[0009]进一步地，所述雕铣系统框架与所述雕铣机器人平行的上部分侧面安装有加工件存放模块，所述加工件存放模块包括多个存放处和存放处上方对应安装的光电传感器，每个光电传感器分别与所述电气控制模块连接。
[0010]进一步地，所述电气控制模块包括互相连接的按钮安装板和电控安装板，所述按钮安装板上安装有启动按钮、停止按钮和急停按钮；所述电控安装板上设置有PLC及电气控制电路。
[0011]进一步地，所述机器人控制器下方铺设有底部安装板；所述电控安装板两端折弯，且在折弯处设置有安装通孔，电控安装板下方通孔通过螺栓连接安装于底部安装板，电控安装板上方通孔通过型材卡扣件安装于所述型材连接板底部；所述按钮安装板左侧与上侧折弯，且在折弯处设置有安装通孔，按钮安装板左侧通孔通过螺栓连接安装于电控安装板，按钮安装板上侧通孔通过型材卡扣件安装于所述型材连接板底部。
[0012]进一步地，所述加工件存放模块包括第一取料件、第二取料件与第三取料件，第一取料件、第二取料件与第三取料件上方与下方设置有安装通孔，第一取料件、第二取料件与第三取料件上方与下方的安装通孔通过型材卡扣件安装于雕铣系统框架；第一取料件、第二取料件与第三取料件上方分别安装有第一取料传感器、第二取料传感器与第三取料传感器，第一取料传感器、第二取料传感器与第三取料传感器由电控安装板上的电气控制电路供电，并为其提供传感信号；第一取料传感器、第二取料传感器与第三取料传感器为光电传感器。
[0013]根据本专利技术的另一方面，提供一种基于CAM软件的机器人三维雕铣方法，所述雕铣方法基于上述所述的机器人三维雕铣系统实现；所述雕铣方法包括以下步骤：
[0014]步骤一、取料
[0015]上位机发送取料指令至机器人控制器，机器人控制器发送获取取料位置的指令至PLC，PLC根据接收的光电传感器发出的信号判断放置毛坯的存放处位置，并将所述存放处位置发送至机器人控制器，机器人控制器转发所述存放处位置至雕铣机器人；所述雕铣机器人上夹爪张开，前往所述存放处位置，在到达所述存放处位置后，夹爪抓取毛坯并回到起始位置；
[0016]步骤二、粗加工
[0017]上位机发送包含加工路径的粗加工指令至机器人控制器，机器人控制器发送启动粗加工指令至PLC，PLC控制接通粗加工主轴供电线路且断开精加工主轴供电线路，并设置粗加工速度参数，启动粗加工主轴；
[0018]机器人控制器按照所述加工路径控制雕铣机器人对毛坯进行粗加工；
[0019]机器人控制器发送停止粗加工指令至PLC，PLC控制粗加工主轴停止；同时机器人控制器控制雕铣机器人回到起始位置；
[0020]步骤三、精加工
[0021]上位机发送包含加工路径的精加工指令至机器人控制器，机器人控制器发送启动
精加工指令至PLC，PLC控制接通精加工主轴供电线路且断开粗加工主轴供电线路，并设置精加工速度参数，启动精加工主轴；
[0022]机器人控制器按照所述加工路径控制雕铣机器人对毛坯进行精加工；
[0023]机器人控制器发送停止精加工指令至PLC，PLC控制精加工主轴停止；同时机器人控制器控制雕铣机器人回到起始位置；
[0024]步骤四、放料
[0025]上位机发送放料指令至机器人控制器，机器人控制器发送获取放料位置的指令至PLC，PLC根据接收的光电传感器发出的信号判断空闲的存放处位置，并将所述存放处位置发送至机器人控制器，机器人控制器转发所述存放处位置至雕铣机器人；所述雕铣机器人前往所述存放处位置，在到达所述存放处位置后，夹爪张开放回加工完的工件并回到起始位置。
[0026]进一步地，粗加工或精加工中所述加工路径由上位机中CAM软件设计生成，生成的步骤包括：
[0027]基于输入的刀具数据生成对应的粗加工坐标系和精加工坐标系，所述刀具数据包括铣刀长度和直径；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，其特征在于，包括取送料部件、加工部件和上位机；其中，所述取送料部件包括雕铣机器人(4
‑
1)和机器人控制器(2
‑
2)；所述雕铣机器人(4
‑
1)的机械臂末端的摆动部件上安装有夹爪法兰(4
‑
2)，所述夹爪法兰(4
‑
2)连接夹爪气缸(4
‑
3)，所述夹爪气缸(4
‑
3)安装有夹爪(4
‑
4)；所述雕铣机器人(4
‑
1)与所述机器人控制器(2
‑
2)连接并实时通信；所述加工部件包括粗加工模块、精加工模块和电气控制模块；所述粗加工模块包括粗加工主轴支架(5
‑
1)，所述粗加工主轴支架(5
‑
1)连接粗加工主轴安装件(5
‑
2)，所述粗加工主轴安装件(5
‑
2)夹持有粗加工主轴(5
‑
3)，所述粗加工主轴(5
‑
3)安装有粗加工铣刀(5
‑
4)，所述粗加工主轴(5
‑
3)与所述电气控制模块连接；所述精加工模块包括精加工主轴支架(6
‑
1)，所述精加工主轴支架(6
‑
1)连接有精加工主轴安装件(6
‑
2)，所述精加工主轴安装件(6
‑
2)夹持有精加工主轴(6
‑
3)，所述精加工主轴(6
‑
3)安装有精加工铣刀(6
‑
4)，所述精加工主轴(6
‑
3)与所述电气控制模块连接；所述电气控制模块和所述机器人控制器(2
‑
2)连接并实时通信；所述上位机与所述机器人控制器(2
‑
2)连接并实时通信，用于通过基于CAM软件设计的雕铣流程控制所述取送料部件和所述加工部件配合完成对待加工件的雕铣操作。2.根据权利要求1所述的一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，其特征在于，所述系统还包括雕铣系统框架(1)，所述雕铣系统框架(1)为长方体框架，分为上下两部分，上下两部分之间安装有型材连接板，所述型材连接板上面铺设有平台安装板，所述平台安装板上方分为左右两个区域，一个区域放置所述雕铣机器人(4
‑
1)，另一个区域并列平行放置所述粗加工模块和所述精加工模块；所述型材连接板下方分为左右两个区域，一个区域放置机器人控制器(2
‑
2)，另一个区域放置电气控制模块。3.根据权利要求2所述的一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，其特征在于，所述雕铣系统框架(1)与所述雕铣机器人(4
‑
1)平行的上部分侧面安装有加工件存放模块，所述加工件存放模块包括多个存放处和存放处上方对应安装的光电传感器，每个光电传感器分别与所述电气控制模块连接。4.根据权利要求3所述的一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，其特征在于，所述电气控制模块包括互相连接的按钮安装板(3
‑
2)和电控安装板(3
‑
1)，所述按钮安装板(3
‑
2)上安装有启动按钮(3
‑
3)、停止按钮(3
‑
4)和急停按钮(3
‑
5)；所述电控安装板(3
‑
1)上设置有PLC及电气控制电路。5.根据权利要求4所述的一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，其特征在于，所述机器人控制器(2
‑
2)下方铺设有底部安装板(2
‑
1)；所述电控安装板(3
‑
1)两端折弯，且在折弯处设置有安装通孔，电控安装板(3
‑
1)下方通孔通过螺栓连接安装于底部安装板(2
‑
1)，电控安装板(3
‑
1)上方通孔通过型材卡扣件安装于所述型材连接板底部；所述按钮安装板(3
‑
2)左侧与上侧折弯，且在折弯处设置有安装通孔，按钮安装板(3
‑
2)左侧通孔通过螺栓连接安装于电控安装板(3
‑
1)，按钮安装板(3
‑
2)上侧通孔通过型材卡扣件安装于所述型材连接板底部。6.根据权利要求5所述的一种基于CAM软件的机器人三维雕铣系统，其特征在于，所述加工件存放模块包括第一取料件(7
‑1‑
1)、第二取料件(7
‑1‑
2)与第三取料件(7
‑1‑
3)，第一取料件(7
‑1‑
1)、第二取料件(7
‑1‑
2)与第三取料件(7
‑1‑
3)上方与下方设置有安装通孔，第
一取料件(7
‑1‑
1)、第二取料件(7
‑1‑
2)与第三取料件(7
‑1‑
3)上方与下方的安装通孔通过型材卡扣件安装于雕铣系统框架(1)；第一取料件(7<...

【专利技术属性】
技术研发人员：许英杰，黄宇宸，于宁，吴梦绮，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：