本發(fā)明屬于刀具生產(chǎn)，特別是涉及一種pcd刀具的加工控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電力電子技術(shù)水平的不斷提高，高頻感應(yīng)焊機(jī)也得以不斷的發(fā)展，其功能日新月異，應(yīng)用領(lǐng)域不斷的擴(kuò)展。高頻感應(yīng)焊機(jī)的專業(yè)性要求也越來(lái)越高，針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)了不同的專用機(jī)型。

2、pcd刀片焊接是pcd刀具制作工藝的關(guān)鍵技術(shù)之一。焊接質(zhì)量直接關(guān)系到pcd刀具的使用壽命及被加工pcd刀具的加工精度。一方面，pcd刀片的硬質(zhì)合金基底潤(rùn)濕性差，且其熱膨脹系數(shù)與刀桿的熱膨脹系數(shù)差異大，易產(chǎn)生焊接應(yīng)力，出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象。另一方面，現(xiàn)在焊接大都還是人工操作，工作效率低下的同時(shí)，還容易出現(xiàn)殘次品，對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性造成影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種pcd刀具的加工控制系統(tǒng)及其控制方法，通過(guò)人機(jī)交互單元對(duì)磨床的機(jī)械臂進(jìn)行獨(dú)立控制，并利用多傳感器單元實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的精準(zhǔn)定位，解決了現(xiàn)有的人工操作工作效率低下、容易出現(xiàn)殘次品的問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明為一種pcd刀具的加工控制系統(tǒng)，包括動(dòng)力單元、控制單元、多傳感器單元、人機(jī)交互單元、電源管理系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)；

4、所述動(dòng)力單元包括多節(jié)機(jī)械臂和每節(jié)機(jī)械臂之間的連接部件；所述連接部件均安裝有伺服電機(jī)和減速器；所述伺服電機(jī)依次與伺服驅(qū)動(dòng)器和控制單元電性連接；所述控制單元通過(guò)can、rs485接口對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制；所述伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制；

5、所述控制單元為x86通用平臺(tái)；所述控制單元通過(guò)can總線通信和驅(qū)動(dòng)器通信，用于給動(dòng)力單元下發(fā)操作指令來(lái)完成機(jī)械臂的路徑追蹤和定位；

6、所述多傳感器單元包括激光雷達(dá)和超聲波探頭，用于探測(cè)構(gòu)建機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)環(huán)境以及探測(cè)機(jī)械臂的旋轉(zhuǎn)位置和速度；

7、所述人機(jī)交互單元包括鼠標(biāo)和鍵盤作為輸入平臺(tái)，用于輸入交互信息以及控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)。

8、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述機(jī)械臂末端設(shè)置有電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架；所述電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架用于在進(jìn)行pcd刀具加工時(shí)安裝砂輪片。

9、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述機(jī)械臂包括第一節(jié)機(jī)械臂、第二節(jié)機(jī)械臂和第三節(jié)機(jī)械臂；所述第一節(jié)機(jī)械臂為關(guān)節(jié)平面操作，通過(guò)旋轉(zhuǎn)使機(jī)械臂的操作平面垂直于pcd刀具；所述第二節(jié)機(jī)械臂為關(guān)節(jié)空間操作，通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)械臂的空間位置和俯仰參數(shù)；所述第三節(jié)機(jī)械臂為關(guān)節(jié)平面操作，通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂調(diào)節(jié)橫滾參數(shù)角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)pcd刀具的預(yù)定操作。

10、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一節(jié)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)使第二節(jié)機(jī)械臂的操作平面垂直于pcd刀具；所述第二節(jié)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)使第二機(jī)械臂靠近并正對(duì)pcd刀具；所述第三節(jié)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)預(yù)定的橫滾參數(shù)角度，實(shí)現(xiàn)三維空間的位置操作。

11、本發(fā)明為一種pcd刀具的加工控制方法，包括如下步驟：

12、步驟s1：對(duì)待加工的pcd刀具進(jìn)行預(yù)處理操作；

13、步驟s2：將處理后的pcd刀具固定在機(jī)械臂的正下方，并在機(jī)械臂上安裝砂輪片；

14、步驟s3：用戶通過(guò)人機(jī)交互單元進(jìn)行pcd刀具的加工參數(shù)設(shè)置；

15、步驟s4：控制單元基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行定位；

16、步驟s5：數(shù)控磨床控制機(jī)械臂對(duì)pcd刀具進(jìn)行預(yù)定操作。

17、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟s1中，pcd刀具的預(yù)處理操作包括：

18、步驟s11、除油清洗：對(duì)pcd刀具進(jìn)行清洗去除油污，清洗后的pcd刀具使用氮?dú)獯蹈桑?/p>

19、步驟s12、粗加工：對(duì)pcd刀具進(jìn)行淬火處理；在進(jìn)行熱處理這道工序時(shí)，不僅要使被加工的pcd刀具得到適當(dāng)?shù)挠捕?，還要很好地掌控內(nèi)應(yīng)力；

20、步驟s13、磨削加工：通過(guò)砂輪對(duì)pcd刀具進(jìn)行恒溫磨削；

21、磨削加工時(shí)一般有平面磨床、內(nèi)外圓磨床和工具磨具三種磨床。在進(jìn)行磨削加工時(shí)要極其小心，避免在磨削過(guò)程中的pcd刀具變形。為了避免變形情況的發(fā)生，要保證更小的精磨進(jìn)刀，冷卻液滿足需要，尺寸公差在0.01mm以內(nèi)的零件，要盡量進(jìn)行恒溫磨削。同時(shí)還要留意砂輪是否已經(jīng)鈍化，要經(jīng)常對(duì)砂輪進(jìn)行保養(yǎng)，因?yàn)殁g化的砂輪在進(jìn)行磨削時(shí)會(huì)在pcd刀具的表面留下磨痕，從而對(duì)pcd刀具進(jìn)行了損耗。在進(jìn)行精磨時(shí)，要根據(jù)不同的模具的具體情況選擇相應(yīng)的磨削砂輪；

22、步驟s14、電加工：將pcd刀具夾持在電極上進(jìn)行電火花加工；電加工工藝大體分為線切割和電火花兩種。它可以對(duì)各種異型或硬度較高的材質(zhì)的pcd刀具進(jìn)行加工。絲線切割加工要在加工之前進(jìn)行一系列的檢查，比如磨床的使用情況，專用的乳化液的純度是否達(dá)標(biāo)，水溫是否符合加工要求等，這樣才能保證高精度的切割；

23、步驟s15、表面處理：對(duì)pcd刀具表面進(jìn)行檢測(cè)，加工完成后還要進(jìn)行查看，主要注意pcd刀具的表面是否有裂痕或是磨痕，這都是應(yīng)力集中的表現(xiàn)，這都是以后有可能發(fā)生裂紋的根源。所以在加工工藝完成后還要避免發(fā)生裂紋，還要對(duì)pcd刀具的表面通過(guò)鉗工進(jìn)行打磨和強(qiáng)化。

24、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟s3中，pcd刀具的加工參數(shù)需要進(jìn)行校準(zhǔn)；校準(zhǔn)時(shí)，在每臺(tái)型號(hào)的數(shù)控磨床上，每種型號(hào)的pcd刀具均實(shí)驗(yàn)多次，測(cè)量每次pcd刀具的尺寸精度等級(jí)、形狀精度等級(jí)和位置精度等級(jí)，并計(jì)算出平均精度等級(jí)；反復(fù)進(jìn)行校準(zhǔn)直至pcd刀具達(dá)到預(yù)設(shè)的精度等級(jí)。

25、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟s4中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為輸入層、隱含層和輸出層的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由輸入節(jié)點(diǎn)來(lái)組成輸入層；所述輸入層將網(wǎng)絡(luò)與外界環(huán)境直接相連，并將輸入信號(hào)x傳遞給隱含層；所述隱含層用于將輸入層信號(hào)傳遞到隱含層中的隱含節(jié)點(diǎn)徑向基函數(shù)進(jìn)行非線性變換，此處的變換需要經(jīng)隱含層中的隱含節(jié)點(diǎn)中徑向基函數(shù)來(lái)進(jìn)行變換，徑向基函數(shù)用于對(duì)輸入信號(hào)x產(chǎn)生局部響應(yīng)。

26、作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述步驟s4中，對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行定位時(shí)，設(shè)第一節(jié)機(jī)械臂的末端的直角坐標(biāo)為(x1,x2)，關(guān)節(jié)點(diǎn)的角位置為(q1,q2)，則機(jī)械臂直角坐標(biāo)表示為：

27、

28、式中，q1表示第二節(jié)機(jī)械臂與x軸的夾角，q2表示第一節(jié)機(jī)械臂與第二節(jié)機(jī)械臂之間的夾角，l1表示第二節(jié)機(jī)械臂的長(zhǎng)度，l2表示第一節(jié)機(jī)械臂的長(zhǎng)度；

29、所述第二節(jié)機(jī)械臂動(dòng)態(tài)特性表達(dá)式為：

30、

31、式中，q表示為機(jī)械臂關(guān)節(jié)角度的向量，τ表示為給予機(jī)械臂力矩向量，d(q)表示其慣性矩陣，表示為阻尼向量，g(q)表示為重力向量。

32、本發(fā)明具有以下有益效果：

33、本發(fā)明通過(guò)人機(jī)交互單元進(jìn)行pcd刀具的加工參數(shù)設(shè)置，控制單元基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行定位對(duì)機(jī)械臂上的砂輪片進(jìn)行定位，并實(shí)時(shí)跟蹤了解砂輪片在焊接過(guò)程中的行進(jìn)路線，提高pcd刀具的加工效率和精準(zhǔn)度。

34、當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種pcd刀具的加工控制系統(tǒng)，包括動(dòng)力單元、控制單元、多傳感器單元、人機(jī)交互單元、電源管理系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種pcd刀具的加工控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械臂末端設(shè)置有電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架；所述電動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架用于在進(jìn)行pcd刀具加工時(shí)安裝砂輪片。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種pcd刀具的加工控制系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)械臂包括第一節(jié)機(jī)械臂、第二節(jié)機(jī)械臂和第三節(jié)機(jī)械臂；所述第一節(jié)機(jī)械臂為關(guān)節(jié)平面操作，通過(guò)旋轉(zhuǎn)使機(jī)械臂的操作平面垂直于pcd刀具；所述第二節(jié)機(jī)械臂為關(guān)節(jié)空間操作，通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機(jī)械臂的空間位置和俯仰參數(shù)；所述第三節(jié)機(jī)械臂為關(guān)節(jié)平面操作，通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂調(diào)節(jié)橫滾參數(shù)角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)pcd刀具的預(yù)定操作。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種pcd刀具的加工控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一節(jié)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)使第二節(jié)機(jī)械臂的操作平面垂直于pcd刀具；所述第二節(jié)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)使第二機(jī)械臂靠近并正對(duì)pcd刀具；所述第三節(jié)機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)預(yù)定的橫滾參數(shù)角度，實(shí)現(xiàn)三維空間的位置操作。

5.一種pcd刀具的加工控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種pcd刀具的加工控制方法，其特征在于，所述步驟s1中，pcd刀具的預(yù)處理操作包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種pcd刀具的加工控制方法，其特征在于，所述步驟s3中，pcd刀具的加工參數(shù)需要進(jìn)行校準(zhǔn)；校準(zhǔn)時(shí)，在每臺(tái)型號(hào)的數(shù)控磨床上，每種型號(hào)的pcd刀具均實(shí)驗(yàn)多次，測(cè)量每次pcd刀具的尺寸精度等級(jí)、形狀精度等級(jí)和位置精度等級(jí)，并計(jì)算出平均精度等級(jí)；反復(fù)進(jìn)行校準(zhǔn)直至pcd刀具達(dá)到預(yù)設(shè)的精度等級(jí)。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種pcd刀具的加工控制方法，其特征在于，所述步驟s4中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為輸入層、隱含層和輸出層的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由輸入節(jié)點(diǎn)來(lái)組成輸入層；所述輸入層將網(wǎng)絡(luò)與外界環(huán)境直接相連，并將輸入信號(hào)x傳遞給隱含層；所述隱含層用于將輸入層信號(hào)傳遞到隱含層中的隱含節(jié)點(diǎn)徑向基函數(shù)進(jìn)行非線性變換，此處的變換需要經(jīng)隱含層中的隱含節(jié)點(diǎn)中徑向基函數(shù)來(lái)進(jìn)行變換，徑向基函數(shù)用于對(duì)輸入信號(hào)x產(chǎn)生局部響應(yīng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種pcd刀具的加工控制方法，其特征在于，所述步驟s4中，對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行定位時(shí)，設(shè)第一節(jié)機(jī)械臂的末端的直角坐標(biāo)為(x1,x2)，關(guān)節(jié)點(diǎn)的角位置為(q1,q2)，則機(jī)械臂直角坐標(biāo)表示為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種PCD刀具的加工控制系統(tǒng)及其控制方法，涉及刀具生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括：動(dòng)力單元包括多節(jié)機(jī)械臂和連接部件；連接部件均安裝有伺服電機(jī)和減速器；控制單元為X86通用平臺(tái)，用于給動(dòng)力單元下發(fā)操作指令來(lái)完成機(jī)械臂的路徑追蹤和定位；多傳感器單元包括激光雷達(dá)和超聲波探頭，用于探測(cè)構(gòu)建機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)環(huán)境以及探測(cè)機(jī)械臂的旋轉(zhuǎn)位置和速度；人機(jī)交互單元包括鼠標(biāo)和鍵盤作為輸入平臺(tái)，用于輸入交互信息以及控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明通過(guò)人機(jī)交互單元進(jìn)行PCD刀具的加工參數(shù)設(shè)置，控制單元基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行定位對(duì)機(jī)械臂上的砂輪片進(jìn)行定位，并實(shí)時(shí)跟蹤了解砂輪片在焊接過(guò)程中的行進(jìn)路線，提高PCD刀具的加工效率和精準(zhǔn)度。

技術(shù)研發(fā)人員：周啟軒,王成勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6