[发明专利]一种夹持机构自动避让刀具的方法

说明书

本发明公开了一种夹持机构自动避让刀具的方法，该方法以现有机床及数控系统为平台，搭建具有自动避让功能的柔性工装系统。然后对现有安装平台进行区域划分，标定夹持机构在当前安装平台下的坐标并输入系统，并通过气压夹紧工件。加工过程中数控系统读取刀具坐标位置，当刀具到达夹持机构坐标位置时，夹持机构自动放开工件并避让刀具；当刀具离开夹持机构坐标位置后，夹持机构恢复原位并重新夹紧工件。该方法解决了刀具与夹持机构产生的运动干涉问题，可靠性高，易操作，提高了加工效率。

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，尤其涉及一种夹持机构自动避让刀具的方法。

背景技术

航天航空领域中存在着大量整体结构类零件，该类零件具有加工周期长、加工效率低、加工难度大、制造精度要求高等特点。其中，零件工装的设计与应用对保证零件生产质量，提高生产率，缩短加工周期等方面有着重要的影响。目前，针对特定型号的整体机构类零件均设计有专用工装，专用工装制造成本高，结构尺寸大，装夹困难。因此，一台数控加工单元长时期只能加工同种型号的零件，无法实现零件柔性、灵活快速的换装需求。且零件的装夹通常采用手工装夹方式，装夹效率低，劳动强度大，严重影响了零件的加工周期。尤其是加工零件外形或装夹面时，夹持机构与刀具在加工运动过程中相干涉，需不断人工调整夹持机构位置以躲避刀具，造成了机床的频繁停车，严重影响了加工效率；或在毛坯件上预留工艺凸台，待其余面加工完毕后，再去除该工艺凸台，这种方法材料耗费量大，零件加工成本高。综上，研究通用化，且具有自动避让刀具功能的自动化的工装及其控制方法对提高零件加工效率，降低零件加工成本十分必要。

2007年，哈尔滨工程大学机电工程学院侯远滨在硕士学位论文《数控机床全自动夹紧系统设计》中介绍了一种全自动夹具，该方法将夹持机构控制单元与机床数控系统相连，并在数控加工程序中编写夹持机构控制代码，实现了夹持机构自动躲避刀具功能，该方法需在各个零件的加工程序中均加入夹持机构控制代码，增加了数控编程难度。2016年，大连理工大学机械工程学院赵亮在硕士学位论文《大型航空结构件加工自动避让夹具系统研究》中介绍了一种依靠传感器在线检测刀具实际位置，从而实现夹持机构自动避让刀具的功能。该方法采用超声及光学测量传感器，传感器的检测精度受加工环境影响较大，可靠性差。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种夹持机构自动避让刀具的方法，解决了刀具加工路径与夹持机构干涉的问题，可靠性高，易操作，提高了加工效率。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种夹持机构自动避让刀具的方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：根据数控机床工作平台的尺寸进行区域划分得到各子区域，根据数控机床工作平台的长和宽建立数控机床工作平台坐标系，标明各子区域的坐标号，并将各子区域坐标号输入数控系统中，将多个夹持机构安装在数控机床工作平台上，并记录每个夹持机构对应的坐标号，夹持机构通过气压将工件固定；步骤二：将各个夹持机构对应的坐标号输入数控系统，若夹持机构处于两个子区域交叠位置，则输入交叠的两个子区域的坐标号；并在数控系统中设定刀具高度安全距离，即刀具距离工件上表面的距离；步骤三：对工件进行加工，数控系统实时读取刀具在数控机床工作平台坐标系下的坐标号，将刀具的坐标号与夹持机构所在子区域的坐标号进行比较，当刀具进入夹持机构所在的子区域，且刀具的高度坐标值小于高度安全距离，夹持机构抬起并回转，以避让刀具；当刀具离开该子区域后，夹持机构重新夹紧工件。

上述夹持机构自动避让刀具的方法中，在步骤一中，以数控机床工作平台的长为横坐标，以数控机床工作平台的宽为纵坐标，将数控机床工作平台的长等间隔划分为n份，将数控机床工作平台的长等间隔划分为n份，则将数控机床工作平台划分为n×n个子区域记录各个子区域在该坐标系下的长度及宽度范围，并标明坐标号。

上述夹持机构自动避让刀具的方法中，数控机床工作平台的长和宽分别为2500mm和2500mm；沿数控机床工作平台的长度和宽度方向进行区域划分，其中，沿长度方向等间隔划分10个，标序号为1、2、3、4、5、6、7、8、9、 10；将宽度方向等间隔划分10个，并标明序号1、2、3、4、5、6、7、8、9、 10。