CN112720150A - 一种铸件打磨轨迹的生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铸件打磨轨迹的生成方法及系统，方法包括以下步骤，图形提取模块获取待打磨工件的标准轮廓图，并依据工件的实际外形尺寸来进行修改和调整，得到待打磨工件的实际轮廓图；任务规划与工艺参数输入模块根据打磨工艺需求对待打磨区域进行任务规划，并对打磨工艺参数进行配置，得到分段打磨任务信息和工艺参数配置信息；根据上述信息，打磨轨迹生成模块生成拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；结合实际生产工艺需求，打磨轨迹编辑模块对拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形进行修改，以得到优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；工艺程序生成模块提取优化后的信息，并根据生产设备编程规则生成直接用于加工的工艺程序文件。

Description

一种铸件打磨轨迹的生成方法及系统

技术领域

本发明属于铸件打磨技术领域，涉及一种铸件打磨轨迹的生成方法及系统。

背景技术

铸造工件在铸造过程中，由于工艺需求会在铸件表面形成飞边、毛刺和浇冒口等多余部分，影响后续机加工工序和工件外观特征。目前应用于自动化铸件打磨的设备有专用打磨机器人、通用六轴机器人打磨线，其中打磨工艺程序均需要通过人工在线示教的方式完成编制，然而人工在线编程存在诸多问题，主要体现在编程过程中需要设备停机、编程过程繁琐且难以实现复杂运动轨迹示教，效率低下，且编程者处于危险工作环境中。

因此自动化打磨设备面临应用技术难度大，新产品上线效率低，维护成本高等特点，严重制约此类设备的大范围推广应用。

发明内容

本发明提供一种铸件打磨轨迹的生成方法及系统，用于克服现有技术中存在的问题，以提高铸件打磨工艺程序的编制效率。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种铸件打磨轨迹的生成方法，包括以下步骤，

步骤1)：图形提取模块获取待打磨工件的标准轮廓图，并依据工件的实际外形尺寸来进行修改和调整，得到待打磨工件的实际轮廓图；

步骤2)：将上述得到的实际轮廓图输入到任务规划与工艺参数输入模块中，所述任务规划与工艺参数输入模块根据打磨工艺需求对待打磨区域进行任务规划，并对打磨工艺参数进行配置，得到分段打磨任务信息和工艺参数配置信息；

步骤3)：根据所述分段打磨任务信息和工艺参数配置信息，打磨轨迹生成模块根据防碰撞干涉策略和刀具补偿策略生成待打磨工件的拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；

步骤4)：结合实际生产工艺需求，打磨轨迹编辑模块对所述拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形进行修改，以得到优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；

步骤5)：工艺程序生成模块提取所述优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形，并根据生产设备编程规则生成可直接用于加工的工艺程序文件。

所述步骤2)具体为：将上述得到的实际轮廓图输入到任务规划与工艺参数输入模块中，所述任务规划与工艺参数输入模块根据打磨工艺需求先建立打磨任务图层，然后在所述实际轮廓图上对待打磨工件的轮廓线条进行分段、并逐段进行选择，再将其批量投影在所述打磨任务图层上，即得到分段打磨任务信息；

在所述打磨任务图层内，所述任务规划与工艺参数输入模块对该任务段的任务轨迹颜色、刀具方位、刀具尺寸特征工艺参数进行配置，即得到工艺参数配置信息。

所述步骤2)中，所述任务规划与工艺参数输入模块在对待打磨区域进行任务规划时，还会结合考虑所述待打磨工件的冒口及飞边分布情况来对打磨工艺参数进行配置。

所述步骤3)具体为：所述打磨轨迹生成模块内置所述防碰撞干涉策略和刀具补偿策略；所述防碰撞干涉策略是根据待打磨工件工件的外形尺寸特征、刀具的尺寸特征和刀具的运动方向分析打磨过程中刀具与工件相对运动情形，进而生成能够避让干涉和碰撞的运动路径；

所述刀具补偿策略是根据实际轮廓图中的待打磨工件的轮廓尺寸和所述工艺参数配置信息中的刀具特征参数对分段打磨任务信息中的任务轨迹进行补偿，以使各刀位点与任务轨迹相适应，进而生成相应的刀路运动轨迹；

并将所述运动路径和刀路运动轨迹转换为拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形。

所述步骤4)中，所述打磨轨迹编辑模块结合实际生产工艺需求在所述拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形中插入退刀和进刀动作，以防止出现砂轮与沟槽内部的飞边干涉的现象。

所述图形提取模块用于提取待打磨工件的标准轮廓图，以生成相应的直线、多段线、圆弧及样条曲线。

一种铸件打磨轨迹的生成系统，包括依次相连的图形提取模块、任务规划与工艺参数输入模块、打磨轨迹生成模块、打磨轨迹编辑模块和工艺程序生成模块；

所述图形提取模块，用于读取待打磨工件的标准轮廓图，并依据实际工件尺寸数据来作出修改和调整，以得到待打磨工件的实际轮廓图；

所述任务规划与工艺参数输入模块，用于根据所述实际轮廓图对打磨区域进行任务规划，并在任务规划过程中对打磨刀具参数、坐标系偏移参数工艺参进行配置；

所述打磨轨迹生成模块，用于根据打磨任务规划和工艺参数生成拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；

所述打磨轨迹编辑模块，用于结合实际生产工艺需求对所述拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形进行修改，以得到优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；

所述工艺程序生成模块，用于提取所述优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形，并根据生产设备编程规则生成可直接用于加工的工艺程序文件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种铸件打磨轨迹的生成方法先通过图形提取模块来得到待打磨工件的实际轮廓图；再通过任务规划与工艺参数输入模块对打磨区域进行任务规划，并对打磨刀具参数、坐标系偏移参数等工艺参进行配置；然后通过打磨轨迹生成模块生成拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；通过打磨轨迹编辑模块来得到优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；最后通过工艺程序生成模块结合生产设备编程规则生成可直接用于加工的工艺程序文件。

在整个铸件打磨轨迹的生成过程中：首先，整个铸件打磨轨迹的生成和修改过程都是可视的，这种图形化的编程方式使得轨迹编程更加直观、便捷，能够提高工艺程序编制效率和维护效率；其次，操作人员能够根据实际需求随时对打磨轨迹进行修改，由此可以满足各类特殊工艺动作需求；预先向工艺程序生成模块输入打磨设备编程规则，以实现无缝对接，进一步提升工艺程序编制效率；并且，本发明提供的铸件打磨轨迹的生成系统可以离线编程，即可在办公室PC机上完成打磨工艺编程，无需中断生产，使设备调试时间大幅度降低，提高设备开机率。

该铸件打磨轨迹的生成系统有助于使得设备的工艺编制效率得到大幅提升，并且降低了自动化打磨设备的应用技术难度。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图；

图2为本发明的系统结构示意图；

图3为本发明实施例的某曲轴分型面轮廓图；

图4为本发明实施例的任务规划与工艺参数输入示意图；

图5为本发明实施例的打磨轨迹生成和编辑示意图；

图6为本发明实施例的某曲轴合模线图形示意图；

图7为本发明实施例的打磨任务层与工件轮廓层示意图；

图8为本发明实施例的打磨任务层与工艺参数录入示意图；

图9为本发明实施例中任务1的打磨轨迹生成示意图；

图10为本发明实施例中任务2的打磨轨迹生成示意图；

图11为本发明实施例的打磨轨迹修改示意图；

图12为本发明实施例修改前的打磨轨迹示意图；

图13为本发明实施例修改后的打磨轨迹示意图；

图14为本发明实施例打磨轨迹数据表；

图15为本发明实施例生成的工艺程序文件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种铸件打磨轨迹的生成方法，如图1所示，包括以下步骤：

一种铸件打磨轨迹的生成方法，包括以下步骤，

步骤1)：图形提取模块获取待打磨工件的标准轮廓图，并依据工件的实际外形尺寸来进行修改和调整，得到待打磨工件的实际轮廓图；

步骤2)：将上述得到的实际轮廓图输入到任务规划与工艺参数输入模块中，所述任务规划与工艺参数输入模块根据打磨工艺需求对待打磨区域进行任务规划，并对打磨工艺参数进行配置，得到分段打磨任务信息和工艺参数配置信息；

步骤3)：根据所述分段打磨任务信息和工艺参数配置信息，打磨轨迹生成模块根据防碰撞干涉策略和刀具补偿策略生成待打磨工件的拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；

步骤4)：结合实际生产工艺需求，打磨轨迹编辑模块对所述拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形进行修改，以得到优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；

步骤5)：工艺程序生成模块提取所述优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形，并根据生产设备编程规则生成可直接用于加工的工艺程序文件。

本发明提供的一种铸件打磨轨迹的生成方法先通过图形提取模块来得到待打磨工件的实际轮廓图；再通过任务规划与工艺参数输入模块对打磨区域进行任务规划，并对打磨刀具参数、坐标系偏移参数等工艺参进行配置；然后通过打磨轨迹生成模块生成拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；通过打磨轨迹编辑模块来得到优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；最后通过工艺程序生成模块结合生产设备编程规则生成可直接用于加工的工艺程序文件。

在整个铸件打磨轨迹的生成过程中：首先，整个铸件打磨轨迹的生成和修改过程都是可视的，这种图形化的编程方式使得轨迹编程更加直观、便捷，能够提高工艺程序编制效率和维护效率；其次，操作人员能够根据实际需求随时对打磨轨迹进行修改，由此可以满足各类特殊工艺动作需求；预先向工艺程序生成模块输入打磨设备编程规则，以实现无缝对接，进一步提升工艺程序编制效率；并且，本发明提供的铸件打磨轨迹的生成系统可以离线编程，即可在办公室PC机上完成打磨工艺编程，无需中断生产，使设备调试时间大幅度降低，提高设备开机率。

该铸件打磨轨迹的生成系统有助于使得设备的工艺编制效率得到大幅提升，并且降低了自动化打磨设备的应用技术难度。

所述步骤2)具体为：将上述得到的实际轮廓图输入到任务规划与工艺参数输入模块中，所述任务规划与工艺参数输入模块根据打磨工艺需求先建立打磨任务图层，然后在所述实际轮廓图上对待打磨工件的轮廓线条进行分段、并逐段进行选择，再将其批量投影在所述打磨任务图层上，即得到分段打磨任务信息；

在所述打磨任务图层内，所述任务规划与工艺参数输入模块对该任务段的任务轨迹颜色、刀具方位、刀具尺寸特征等工艺参数进行配置，即得到工艺参数配置信息。

所述步骤2)中，所述任务规划与工艺参数输入模块在对待打磨区域进行任务规划时，还会结合考虑所述待打磨工件的冒口及飞边分布情况来对打磨工艺参数进行配置。

所述步骤3)具体为：所述打磨轨迹生成模块内置所述防碰撞干涉策略和刀具补偿策略；所述防碰撞干涉策略是根据待打磨工件工件的外形尺寸特征、刀具的尺寸特征和刀具的运动方向分析打磨过程中刀具与工件相对运动情形，进而生成能够避让干涉和碰撞的运动路径；

所述刀具补偿策略是根据实际轮廓图中的待打磨工件的轮廓尺寸和所述工艺参数配置信息中的刀具特征参数对分段打磨任务信息中的任务轨迹进行补偿，以使各刀位点与任务轨迹相适应，进而生成相应的刀路运动轨迹；

并将所述运动路径和刀路运动轨迹转换为拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形。

一般地，拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形的生成过程中，是先生成打磨轨迹数据信息，然后再根据所述打磨轨迹数据信息绘制出打磨轨迹图形。所述打磨轨迹数据信息包括轨迹图形的坐标数据和速度数据。

所述步骤4)中，所述打磨轨迹编辑模块结合实际生产工艺需求在所述拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形中插入退刀和进刀动作，以防止出现砂轮与沟槽内部的飞边干涉的现象。

其中，所述待打磨工件的标准轮廓图为以分型面为截面的标准件外形轮廓图。所述图形提取模块具备直线、多段线、圆弧及样条曲线绘制功能。

本发明还提供一种铸件打磨轨迹的生成系统，参见图2，包括依次相连的图形提取模块、任务规划与工艺参数输入模块、打磨轨迹生成模块、打磨轨迹编辑模块和工艺程序生成模块；所述图形提取模块，用于读取待打磨工件的标准轮廓图，并依据实际工件尺寸数据来作出修改和调整，以得到待打磨工件的实际轮廓图；所述任务规划与工艺参数输入模块，用于根据所述实际轮廓图对打磨区域进行任务规划，并在任务规划过程中对打磨刀具参数、坐标系偏移参数等工艺参进行配置；所述打磨轨迹生成模块，用于根据打磨任务规划和工艺参数生成拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；所述打磨轨迹编辑模块，用于结合实际生产工艺需求对所述拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形进行修改，以得到优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；所述工艺程序生成模块，用于提取所述优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形，并根据生产设备编程规则生成可直接用于加工的工艺程序文件。

实施例

以某曲轴铸件为例，所选刀具是宽度为12mm的片状磨轮，刀具外沿面和刀具侧面接近外沿的30mm的环状区域面上附着有金刚石磨料，打磨过程中，刀具位于待打磨工件上方。图形提取模块读取的其分型面轮廓图如图3所示；结合其实际外形，任务规划与工艺参数输入模块将待打磨区域根据实际打磨工艺需求进行分段规划任务，以满足不同打磨工艺参数的配置或后续的特殊工艺增补与修改，如图4、图5所示。

具体为，1)通过图形提取模块获取该铸件标准轮廓图，标准轮廓图即为合模线CAD图纸，此过程所需的CAD图纸可以是客户提供DXF格式的设计CAD图纸，加载到本系统中如图6所示，并根据该铸件实际外形尺寸数据做相适应的修改和调整，得到该铸件的实际轮廓图。

2)将上述得到的实际轮廓图输入到任务规划与工艺参数输入模块中。任务规划与工艺参数输入模块根据曲轴打磨工艺要求，结合曲轴自身结构和打磨轮磨料分布情况，如图7所示，先建立打磨任务层，然后按该铸件的曲轴沟槽分布对打磨任务进行分段规划将任务划分为七段(即图上的任务1、任务2、任务3、任务4、任务5、任务5和任务7，各任务段对应的颜色划分未示出)，并逐段进行选择，再将其批量投影在所述打磨任务图层上，即得到分段打磨任务信息。

在任务规划的过程中可以任务段为单元对打磨任务名称、线条颜色、刀具方位、刀具宽度、刀具半径等工艺参数进行配置，参照图8，进而得到工艺参数配置信息。

3)根据所述分段打磨任务信息和工艺参数配置信息，打磨轨迹生成模块生成如图9、图10所示的待打磨工件的拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形。

4)可以看出，如图9、图10所示的两段打磨轨迹连接点虽然连续，但是实际任务1部分打磨完成后，需要退刀致沟槽外部，再从沟槽右侧进入沟槽往左侧打磨，以防止出现砂轮与沟槽内部的飞边干涉的现象，故而打磨轨迹修改后如图11所示，即在打磨轨迹中分别插入退刀和进刀动作。以此为基础，打磨轨迹编辑模块对拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形进行修改，修改前的整体打磨轨迹如图12所示，修改后整体打磨轨迹如图13所示，最终得到优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形。

5)在上述操作完成后，工艺程序生成模块对如图14所示的优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形，并结合打磨设备编程规则，即生成最终的打磨轨迹工艺，如图15所示。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种铸件打磨轨迹的生成方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤1)：图形提取模块获取待打磨工件的标准轮廓图，并依据工件的实际外形尺寸来进行修改和调整，得到待打磨工件的实际轮廓图；

步骤2)：将上述得到的实际轮廓图输入到任务规划与工艺参数输入模块中，所述任务规划与工艺参数输入模块根据打磨工艺需求对待打磨区域进行任务规划，并对打磨工艺参数进行配置，得到分段打磨任务信息和工艺参数配置信息；

步骤3)：根据所述分段打磨任务信息和工艺参数配置信息，打磨轨迹生成模块根据防碰撞干涉策略和刀具补偿策略生成待打磨工件的拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；

步骤4)：结合实际生产工艺需求，打磨轨迹编辑模块对所述拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形进行修改，以得到优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；

步骤5)：工艺程序生成模块提取所述优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形，并根据生产设备编程规则生成可直接用于加工的工艺程序文件。

2.根据权利要求1所述的铸件打磨轨迹的生成方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：将上述得到的实际轮廓图输入到任务规划与工艺参数输入模块中，所述任务规划与工艺参数输入模块根据打磨工艺需求先建立打磨任务图层，然后在所述实际轮廓图上对待打磨工件的轮廓线条进行分段、并逐段进行选择，再将其批量投影在所述打磨任务图层上，即得到分段打磨任务信息；

在所述打磨任务图层内，所述任务规划与工艺参数输入模块对该任务段的任务轨迹颜色、刀具方位、刀具尺寸特征工艺参数进行配置，即得到工艺参数配置信息。

3.根据权利要求1或2所述的铸件打磨轨迹的生成方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述任务规划与工艺参数输入模块在对待打磨区域进行任务规划时，还会结合考虑所述待打磨工件的冒口及飞边分布情况来对打磨工艺参数进行配置。

4.根据权利要求1所述的铸件打磨轨迹的生成方法，其特征在于，所述步骤3)具体为：所述打磨轨迹生成模块内置所述防碰撞干涉策略和刀具补偿策略；所述防碰撞干涉策略是根据待打磨工件工件的外形尺寸特征、刀具的尺寸特征和刀具的运动方向分析打磨过程中刀具与工件相对运动情形，进而生成能够避让干涉和碰撞的运动路径；

所述刀具补偿策略是根据实际轮廓图中的待打磨工件的轮廓尺寸和所述工艺参数配置信息中的刀具特征参数对分段打磨任务信息中的任务轨迹进行补偿，以使各刀位点与任务轨迹相适应，进而生成相应的刀路运动轨迹；

并将所述运动路径和刀路运动轨迹转换为拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形。

5.根据权利要求1所述的铸件打磨轨迹的生成方法，其特征在于，所述步骤4)中，所述打磨轨迹编辑模块结合实际生产工艺需求在所述拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形中插入退刀和进刀动作，以防止出现砂轮与沟槽内部的飞边干涉的现象。

6.根据权利要求1所述的铸件打磨轨迹的生成方法，其特征在于，所述图形提取模块用于提取待打磨工件的标准轮廓图，以生成相应的直线、多段线、圆弧及样条曲线。

7.一种铸件打磨轨迹的生成系统，其特征在于，包括依次相连的图形提取模块、任务规划与工艺参数输入模块、打磨轨迹生成模块、打磨轨迹编辑模块和工艺程序生成模块；

所述图形提取模块，用于读取待打磨工件的标准轮廓图，并依据实际工件尺寸数据来作出修改和调整，以得到待打磨工件的实际轮廓图；

所述任务规划与工艺参数输入模块，用于根据所述实际轮廓图对打磨区域进行任务规划，并在任务规划过程中对打磨刀具参数、坐标系偏移参数工艺参进行配置；

所述打磨轨迹生成模块，用于根据打磨任务规划和工艺参数生成拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；

所述打磨轨迹编辑模块，用于结合实际生产工艺需求对所述拟定打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形进行修改，以得到优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形；

所述工艺程序生成模块，用于提取所述优化后的打磨轨迹数据信息和打磨轨迹图形，并根据生产设备编程规则生成可直接用于加工的工艺程序文件。

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