一种机器人铣削加工的离线编程方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术公开了一种机器人铣削加工的离线编程方法、系统及设备，属于航空发动机机匣加工技术领域。所述方法包括以下步骤：搭建仿真加工模型；定义待加工轨迹，生成初始刀轨；于初始刀轨中设置导引线、基准线，生成应用刀轨；解析出应用刀轨与转台的零度位置之间的角度，计算旋转矩阵；获取工装相对于机器人的当前转换矩阵，基于当前转换矩阵、旋转矩阵、以及应用刀轨，计算得到当前基准加工刀轨；铣削加工中包括预定场景时，对当前基准加工刀轨进行修改并生成新的基准加工刀轨。本发明专利技术基于DELMIA，通过结合DELMIA的CAM模块，VBA二次开发环境，EXCEL，实现生成可用于机器人执行且利于在线补偿的NC文件的办法。补偿的NC文件的办法。补偿的NC文件的办法。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人铣削加工的离线编程方法、系统及设备


[0001]本专利技术属于航空发动机机匣加工
，具体涉及一种机器人铣削加工的离线编程方法、系统及设备。

技术介绍

[0002]航空发动机是当今世界上最复杂的、多学科集成的工程机械系统之一。近年来航空发动机的性能及设计结构在不断改进和提高，发动机机匣零件的材料结构也发生了更复杂的变化，目前很多机匣的加工工作中采用传统的多轴数控机床系统，具有加工难度大，复杂型腔结构难以加工等问题。现有机器人具有操作空间大，响应速度快，自动化程度高，智能柔性好，协作能力强等特点，可在大空间中高效率、高精度地进行机械加工，也可在小空间内高灵活性、高柔性地加工。所以机器人可被应用于航空发动机机匣加工。
[0003]机器人功能的灵活性和智能性很大程度上取决于其运动轨迹的合理性，随着制造业对机械加工要求的不断提高，机器人的示教编程耗费的时间和人力都很大，对离线编程的准确性和效率提出了更高的要求。由于机器人的绝对定位误差较大，仅靠自身无法满足高精度机械加工的要求；而且在航空发动机机匣加工中，不可避免的工装重复定位精度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人铣削加工的离线编程方法，其特征在于，包括以下步骤：于仿真环境中搭建关于铣削加工的仿真加工模型，其中，所述仿真加工模型中至少包括以下加工设备：工装、机器人以及转台；定义待加工轨迹，并基于所述待加工轨迹生成对应的初始刀轨；于所述初始刀轨的预定位置处对应设置导引线、基准线；基于所述初始刀轨、导引线、以及基准线，生成应用刀轨；基于所述应用刀轨，解析出应用刀轨与所述转台的零度位置之间的角度，基于所述角度计算旋转矩阵；获取工装相对于机器人的当前转换矩阵，基于所述当前转换矩阵、旋转矩阵、以及应用刀轨，计算得到当前基准加工刀轨；铣削加工中包括预定场景时，对当前基准加工刀轨进行修改并生成新的基准加工刀轨；其中，所述预定场景包括：工装复装、修改刀补。2.根据权利要求1所述的一种机器人铣削加工的离线编程方法，其特征在于，所述初始刀轨的生成包括以下步骤：选取待加工圆形空腔内侧的相贯线为待加工轨迹；于进入所述相贯线前添加至少两段螺旋升角依次变小的螺旋线；于离开所述相贯线后添加至少一段相切于所述相贯线的曲线；基于所述相贯线、螺旋线、以及曲线生成初始刀轨。3.根据权利要求2所述的一种机器人铣削加工的离线编程方法，其特征在于，所述应用刀轨的生成包括以下步骤：于所述螺旋线中螺旋升角大的螺旋线前添加导引线，所述导引线的方向平行于形成相贯线的圆柱轴向；将与所述相贯线相切的曲线的末尾与待加工圆形空腔外表面圆心相连，作为基准线；于仿真环境中设置相应加工参数，并生成应用刀轨；其中，所述加工参数至少包括：进给速度、过切角度、刀具转动方向、以及加工精度参数，所述应用刀轨中包含：初始刀轨、导引线、基准线。4.根据权利要求3所述的一种机器人铣削加工的离线编程方法，其特征在于，所述旋转矩阵的计算方法包括以下步骤：识别出应用刀轨中退刀路径上最后两个点、，基于、生成直线，沿所述应用刀轨自后向前遍历其包含的点，直至点不在直线上，取在直线上的点为投影点集；过基准线的末尾点作导引线的平行线，点集向作投影，得到投影点集；过转台的零度位置作垂线垂于转台轴线，计算投影点集中各点向转台轴线所作垂线与所夹方位角，得到方位角集；对中各元素取均值，得到转台转角θ；基于转台转角θ设置旋转矩阵；其中，。
5.根据权利要求4所述的一种机器人铣削加工的离线编程方法，其特征在于，当前基准加工刀轨的获取包括以下步骤：获取工装相对于机器人的当前转换矩阵；将应用刀轨中各点的坐标按照Z
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Y
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X欧拉角将各点的坐标分别转换为矩阵；将增广为=；将应用刀轨中各点对应的矩阵依次与、当前转换矩阵相乘，得到相乘结果；基于该相乘结果解算得到当前基准加工刀轨，并输出对应的当前基准NC文件；其中，当前基准NC文件至少包括：当前基准加工刀轨中各点的坐标。6.根据权利要求5所述的一种机器人铣削加工的离线编程方法，其特征在于，所述铣削加工中包括工装复装场景时，进行以下步骤：工装复装后，获取工装与机器人之间新的位置关系，并基于新的位置关系生成新的转换矩阵；基于当前基准NC文件中当前基准加工刀轨中各点的坐标，按照Z
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Y
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X欧拉角，将各点分别转化为相应矩阵，将得到的矩阵乘，再乘，得到相乘结果，将该相乘结果再按照Z
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Y
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X欧拉角转换为各点的坐标，基于各点的坐标得到新的基准加工刀轨；将新的基准加工刀轨中各点坐标提取出来，转化为用于机器人执行的新的NC文件。7.根据权利要求5所述的一种机器人铣削加工的离线编程方法，其特征在于，所述铣削加工中包括修改刀补场景时，进行以下步骤：基于当...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏程，丁祎鑫，张奇，王忠康，叶昶君，李佳林，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：