切削加工机器人与cadcam系统集成化

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1、万方数据第47卷第15期2011年8月机械工程学报JOURNALOFM[ECHANICALENGNEERINGVbl．47NO．15Aug．2011DoI：10．3901／JME．2011．15．052切削加工机器人与CAD／CAM系统集成化肖文磊郇极(北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191)摘要：使用6R工业机器人构架切削加工平台，论述切削加工机器人与CAD／CAM系统连接和集成的数据流结构，研究切削加工机器人的后置处理过程遇到的关键问题。阐述后置处理过程各个步骤的实现原理，并以REISRVl6工业机

2、器人为例，建立切削加工机器人的原型系统，对其后置处理过程的坐标系变换、运动学求解、冗余自由度和奇异点回避问题进行推导和论述。建立切削加工机器人的仿真和后置处理系统平台，并完成2D和3D样件的加工。试验和仿真结果表明，该系统能够完成切削加工机器人的后置处理过程及生成可执行的机器人加工指令。关键词：切削加工机器人CAD／CAM后置处理中图分类号：TG659IntegrationofaCuttingRobotwithCAD／CAMSystemXIAOW色nleiHUANJi(SchoolofMechanicalEngine

3、eringandAutomation，BeihangUniversity,Beijing100191)Abstract：Acuringplatformisestablishedbyusinga6Rindustrialrobot．ThedataflowforcuttingrobottoconnectandintegrateCAD／CAMsystemisstudied．Somecrucialproblemsencounteredduringthepost-processingprocedurearespeciallyin

4、vestigated．Aprototypeofcuttingrobotisestablished,onwhichsomeprocessingstepsinthepost-processingprocessarestudiedanddiscussed．Thestepsincludetransformingcoordinatesystems，solvingkinematics，solvingredundantdegreesoffreedomandavoidingsingularpoints．Asimulationandp

5、ost-processingsystemplatformisdevelopedinordertoperformtheimplementationofacuttingrobot．Some2Dand3Dworkpieeesarecutbythecuttingrobot,whichverifiesthefunctionalityandfeasibilityofthepost-processorandtherobotcodegeneratorinsidethewholesystem．Keywords：Cuttingrobot

6、CAD／CAMPost-processing0前言工业机器人在工厂自动化领域已经得到了广泛的应用。目前，绝大多数的工业机器人是替代人的劳动，作为搬运、焊接、喷漆等重复性等工作的执行器。在切削加工领域，由于工业机器人的刚度和精度的不足，其发展和应用一直受到限制。然而，作为一种与数控机床相比有显著价格优势的替代方案，其在一些大尺寸、低切削力和低精度要求的复杂曲面加工(如木材雕刻加1-)时具有很大的优势和潜力。因此，近些年来，使用工业机器人与数控系统结合，作为加工平台逐渐成为工业机器人的一个快速发展的应用方向。201011

7、25收到初稿，20110519收到修改稿与工业机器人的其他可编程的重复性工作任务相比，加工机器人需要实现更复杂的轨迹规划机制。在传统的数控领域，主要是使用CAD．CAM—CNC的数据链完成复杂的零件模型输入和刀轨生成等任务。利用数控领域的相对较成熟的CAD．CAM技术实现加工机器人的轨迹规划功能将是一个减少开发工作量和缩短开发周期的最佳方案。因此，加工机器人与传统的CAD／CAM的数据连接和系统集成将成为工业机器人数控加工的一个简便和必然的选择。目前，国际上主要的加工机器人原型均采用这种数据链模式【l圳。由于一般工业

8、机器人控制器不接受传统C觥AM系统输出的APT或G代码等刀轨数据，因此开发数控代码到工业机器人语言的转换器和后置处理器成为数控加工机器人建立系统和连接万方数据肖史磊等：切削加工机{}}}人‘，CAD／CAM系统集成化CAD／CAM的核心任务之‘。加工复杂三维曲面时，数控机床一般使J玎三坐标数控代码进行粗加工，使用五坐标数控代码进行精D11Ai。